聚合反應工程基礎

本書由浙江大學史子瑾主編，並編寫第一、二、三、七、八章，童克錦編寫第四、五、六章。全書由大連理工大學余豐年教授主審。

本書為高分子化工專業教材，並可作有關專業（高分子材料、合成橡膠、合成纖維專業）的教學參考書，也可供從事高聚物生產、科研人員參考。

第一章緒論

第二章化學反應工程基礎

第一節化學反應和反應器分類

一、化學反應的分類

二、反應速率

三、反應器的分類

四、連續流動反應器內流體流動的兩種理想型態

第二節均相反應動力學

一、等溫恆容單一反應動力學方程式

二、複合反應

三、等溫變容過程

第三節理想反應器的設計

一、理想反應器設計的基本原理

二、間歇反應器

三、平推流反應器

四、理想混合反應器

五、多級串聯理想混合反應器

六、反應器型式和操作方法的評比和選擇

第四節理想混合反應器的熱穩定性

一、熱穩定性原理

二、影響熱穩定性的因素

三、T與Tw間的最大溫差

第五節連續流動反應器的停留時間分佈

一、停留時間分佈表示方法

二、停留時間分佈的測定

三、停留時間分佈的數字特徵

第六節流動模型

一、理想流動模型

二、非理想流動模型

第七節停留時間分佈與化學反應

一、反應器內流體的混合狀態

二、微觀混合反應器的計算

三、宏觀混合反應器的計算

第三章聚合反應工程分析

第一節概述

第二節聚合反應速度的工程分析

一、活性鏈濃度[P。]與聚合反應機理

二、平均聚合度P。與反應機理

第三節聚合物的聚合度及聚合度分佈表示法

一、平均聚合度

二、瞬時聚合度

三、聚合度分佈函數

第四節連鎖聚合反應的平均聚合度及聚合度分佈

一、間歇聚合時的聚合度分佈

二、連續聚合時的聚合度分佈

第五節黏度對聚合反應的影響

第六節均相自由基共聚

一、間歇共聚操作

二、半間歇共聚操作

三、連續共聚操作

第七節縮聚反應

第八節非均相聚合反應

一、間歇乳液聚合

二、連續乳液聚合

三、乳液聚合反應器設計要點

第九節流動與混合對聚合度分佈的影響

一、返混的影響

二、混合尺寸的影響

第十節聚合過程的調節與控制

一、溫度的調控

二、聚合速率的調控

三、聚合度與聚合度分佈的調控

四、粒徑及粒徑分佈的調控

第四章化工流變學基礎

第一節非牛頓流體

一、牛頓黏性定律和流動曲線

二、非牛頓流體的分類

第二節非牛頓流體的流變特性

一、非牛頓流體的表觀黏度

二、高聚物溶液的流變特性

三、懸浮液的流變特性

第三節非牛頓流體在圓管中層流流動的分析

一、流動分析

二、表觀黏度及雷諾數

三、流量

四、平均流速與流速分佈

五、壓力降

第四節非牛頓流體在圓管中的湍流流動

第五節非牛頓流體流變性的測量

一、落球黏度計

二、旋轉錐板黏度計

三、旋轉圓筒黏度計

四、毛細管擠出流變儀

第五章攪拌聚合釜內流體的流動與混合

第一節概述

第二節攪拌釜內流體的流動狀況

一、循環流動與剪切流動

二、攪拌雷諾數與流態

三、擋板與導流筒

第三節攪拌器的構形及選擇

一、攪拌器的構形

二、’攪拌器的選用

第四節t攪拌功率的計算

一、攪拌過程的因次分析

二、均相流體攪拌功率的計算

三、非均相體系攪拌功率計算

四、非牛頓流體的攪拌

第五節攪拌器的流動特性及轉速的確定

一、攪拌器的循環特性

二、攪拌轉速的確定

第六節攪拌器的混合特性

一、混合機理及混合特性

二、混合時間的計算

第七節攪拌釜中的分散過程

一、攪拌釜內的液一液分散與合併

二、攪拌對聚合物顆粒特性的影響

第六章攪拌聚合釜的傳熱與傳質

第一節聚合過程的傳熱問題

第二節攪拌聚合釜的幾種傳熱方式

第三節攪拌聚合釜的傳熱計算

一、均相液體的傳熱

二、非均相體系的傳熱

三、非牛頓流體的傳熱

四、攪拌聚合釜總傳熱係數的計算

第四節攪拌釜內的傳質過程

一、分散體系的傳質膜係數

二、伴有相間傳質的聚合反應

第五節聚合反應釜的安全操作

第七章攪拌聚合釜的放大

第一節概述

第二節攪拌聚合釜的傳熱放大

第三節攪拌聚合釜的攪拌放大

第四節非幾何相似放大

第五節放大準則的確定

一、按幾何相似理論確定放大準則

二、按非幾何相似理論確定放大準則

第八章聚合過程及聚合反應器

第一節工業聚合方法

第二節聚合反應器

一、釜式聚合反應器

二、塔式聚合反應器

三、管式聚合反應器

四、特殊型聚合反應器

第三節聚合反應器選擇原則

第四節聚合過程實例

一、苯乙烯連續本體聚合

二、高壓聚乙烯

三、丙烯淤漿聚合

符號表

參考文獻

進入80年代，世界上聚合物年產量逾億噸，按體積計，已超過鋼鐵產量。目前聚合物工廠的生產規模（50萬噸/年）和聚合釜體積（大至200立方米）日趨大型化，工程問題更加突出。要高效的組織生產，已非單憑經驗、或憑高分子化學或化學工程單一學科所能奏效。聚合反應工程正是在這一工業背景下逐步發展起來的。

聚合反應工程是高分子化學、化學工程諸學科相互滲透而發展起來的分支，國際上60年代中期才開始提出這一方向。由於聚合動力學和聚合物系傳遞雙重的複雜性，迄今該分支尚未發展到完善的境地。有關聚合反應工程的專著並不多，更少教材出版。科技發達國家將近有一半化學化工工作者從事高分子工作，但聚合反應工程的專家卻不多。

為適應工業發展的需要，我國有30餘所工科院校設置有高分子類專業。1988年成立了高分子類專業教學指導委員會，由高分子化工、高分子材料、橡膠和塑料工程三專業14名代表和1名秘書組成。教材建設正是該委員會的主要任務之一，聚合反應工程和高分子物理是委員會首先組織招標編寫的教材，結果浙江大學高分子化工教研室史子瑾副教授承擔了主編聚合反應工程教材的任務。

聚合反應工程是高分子化工專業必修的專業課。全書分三大部分：第一部分為化學反應工程基礎，為未學過化學反應工程的高分子類學生提供基礎知識。第二部分為聚合過程工程分析，以聚合動力學為基礎，剖析操作參數對聚合速率和聚合物質量的影響；從高分子化學的基礎知識向聚合工程概念方向發展。第三部分為聚合物流變與傳遞，以及聚合反應器放大技術。根據我國工業目前的發展情況，這部分更具應用價值。

主編史子瑾和參編童克錦兩位副教授長期從事這一課程的教學工作，素有積累，富有教學經驗，按期完成了編寫任務。大連工學院余豐年教授負責審稿之餘，並提供了有關聚烯烴的材料，為本教材增色不少。

本書的出版，將對高分子類專業學生的培養作出積極的貢獻，對科技、工業界成人後繼教育也會有所幫助。特作此序。