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聚合反应工程习题

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1 1、有一反应是在间歇反应器中进行,经过8 min后,反应物转化掉

80%,经过18 min后转化掉90%,求表达此反应的动力学方程？

2、求气相反应2A→B中反应物消失的一级速率常数？（设P不变，

原始气体中含0.8的A，3分钟后反应混合物的体积减少20%）。

3、 在一等温操作的间歇反应器中进行某一级液相反应，13min后

反应物A转化了70%，今若把此反应移至平推流反应器和全混流式反应器中进行，要达到相同的转化率各需要多少时间？

4、在间歇反应器中进行一均相二级反应A+B→产物，2)(AAkCr，

已知min.0.2kmollk，lkmolCA008.00，转化率%80Ax，处理原料A量为hkmolFA6.10，每釜辅助时间为0.85 h，装料系数φ=0.8，求反应釜的体积？

5、反应A+B→R+S，已知VR=1 升 ，00)(BAACkCr，min.100mollk，物料进料流率为：lmolCClvBA05.0,min5.0000，请计算：（1）、在平推流反应器中进行，出口转化率是多少？（2）、用全混流反应器得到相同的出口转化率，反应器的体积为多少？（3）、若全混流反应器体积VR=1 l，可以达到的转化率是多少？

6、分子量分别为1.0×104和1.0×105的两种聚合物以同样重量混

合后，其数均分子量和重均分子量各为多少？若以同样分子数混合，其结果又如何？

7、在直径为1.2 m ，液深为2.0 m ，内装4块档板（W/T=0.1）

的反应釜内，有一物料比重为1.3 ，粘度为13 cp ，今用一只三叶螺旋桨（D=0.4m）搅拌，N=300 rpm ，计算搅拌轴的功率？（已知N Re

＜75000时，φ＝0.45 ，NRe ＞75000时，φ＝0.32）

2 8、计算六叶圆盘直液透平（尺寸符合标准）所需要的搅拌功率？

（已知D=0.5m，透平离底高度C=0.5m，转速N=1.67 rps，液高H=1.5m，无挡板，ρ=950 kg/m3η=0.2 Ns/m2）。

9、己二酸与己二醇等摩尔比，在700℃时反应生产醇酸树脂，以

42SOH为催化剂，实验测得反应动力学方程式为 ：2AAkCrminlkmol，k=1.97 minkmoll ,0AC=0.004 lkmol , Ar为己二酸组分的反应速率。若每小时处理己二酸171 hl ，若分别在平推流和理想混合流反应器中进行此反应，计算：反应器体积？

10、苯乙烯的溶液聚合反应是以引发剂引发，双基终止所组成的典

型的自由基聚合反应，试证明其聚合动力学方程式可表示为：

)1(0xMkdtMdr其中，k为常数，0M为单体苯乙烯的初始浓度，x为转化率。

11、连续全混釜物料衡算式rtMM0，mnMCkr 其中

n=1,m=2,请推导转化率与反应时间的关系式：

tMCktMCkx02102)41(11

12、请推导引发剂引发，双基终止，无链转移的自由基聚合反应，在稳态假设成立时，间歇聚合的时间－转化率关系：

tkIfkkxtdp21/2(exp1

其中：kd ，kp ， kt 分别为引发剂分解速率常数，增长速率常数，终

止速率常数，I为引发剂浓度，f为引发效率。

13、请推导引发剂引发，无终止，间歇操作的聚合反应，稳态假设不成立时，活性链浓度与转化率xP~的关系：

3 21)1ln(4pdkxIfkP，其中kd，kp分别为引发剂分解速率常数和增长速率常数，I为引发剂浓度，f为引发效率。

14、请推导双分子热引发，双基终止，稳态假设成立时，活性链浓

度与转化率的关系：)1()(021xMkkPti，（其中ik为引发速率常数，tk为终止速率常数，0M为单体初始浓度）。

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聚合反应工程基础复习提纲

聚合反应工程基础复习提纲

第一章 绪论

1. 说明聚合反应工程基础研究内容

①以工业规模的聚合过程为对象,以聚合反应动力学和聚合体系传递规律为基

础;

②将一般定性规律上升为数学模型,从而解决一般技术问题到 复杂反应器设

计,放大等提供定量分析方法和手段;

③为聚合过程的开发,优化工艺条件等提供数学分析手段.简而言之:聚合反应

工程研究内容为:进行聚合反应器最佳设计;进行聚合反应操作的最佳设计和控制.

第二章 化学反应工程基础

1.间歇反应器、连续反应器 间歇反应器：物料一次放入，当反应达到规定转化率后即取出反应物，其浓

度随时间不断变化，适用于小规模，多品种，质量不均。 连续反应器：连续加料，连续引出反应物，反应器内任一点的组成不随时间

而改变，生产能力高，易实现自动化，适用于大规模生产。

2. 平推流、平推流反应器及其特点： 当物料在长径比很大的反应器中流动时，反应器内每一位原体积中的流体均以同样的速度向前移动，此时在流体的流动方向上不存在返混，这种流动形态就

是平推流。

具有此种流动型态的反应器叫平推流反应器。

特点：① 在稳态操作时，在反应器的各个截面上，物料浓度不随时间而变化，

② 反应器内物料的浓度沿着流动方向而改变，故反应速率随时间位置而改

变，及反应速率的变化只限于反应器的轴向。

3. 理想混合流、理想混合流反应器及其特点： 反应器中强烈的搅拌作用使刚进入反应器的物料微元与器内原有物料微元间瞬时达到充分混合，使各点浓度相等，且不随时间变化，出口流体组成与器内相

等这种流动形态称之为理想混合流。

与理想混合流相适应的反应器称为理想混合流反应器。 特点：① 反应器内物料浓度和温度是均一的，等于出口流体组成 ② 物料质

点在反应器内停留时间有长有短 ③ 反应器内物质参数不随时间变化。

5. 容积效率：指同一反应在相同的温度、产量、和转化率的条件下，平推流

反应器与理想混合反应器所需的总体积比

7.返混：指反应器中不同年龄的流体微元间的混合

聚合反应工程

聚合反应工程

名词解释

1. 聚合反应工程：①研究各种宏观动力学因素对聚合结果的影响，以及研究反应器设计，控制和工程放大等问题。②研究聚合物制造过程中的化学反应工程。

2. 化学反应速率：单位时间单位反应体积中生成或消失的某组分的摩尔数。

Ra=（1/v）（dna /dt）

3. 反混：反应器内不同停留时间的流体微元间的混合。

4. 停留时间分布函数：系统出口流体中，已在系统中停留时间小于t（或介于0~t间）的微元所占的分率等于F（t）

5. 停留时间密度分布函数：系统出口流体中已在系统中停留时间为t到t+dt间的微元所占的分率为E（t）dt

6. 膨胀率：当反应物A全部转化后系统体积的变化率。

7. 简单反应：又叫单一反应，是指只用一个化学反应和一个动力学方程便能表述的反应。

8. 脉冲示踪法：在极短时间内（瞬间）一次性向系统中稳定流动的流体加入一定量示踪剂，并且开始计时，连续检测出口处示踪剂浓度随时间的变化。

9. 阶跃示踪法：把系统中作稳定流动的流体突然切换为流量相同并含有示踪剂的流体，同时计时并检测出口处示踪剂浓度随时间的变化。

10. 数学期望：在讨论停留时间分布时平均停留时间就是数学期望。

11. 方差（离散度）：是用来衡量随机变量与其均值的偏离程度，是E（t）函数对平均停留时间的二次矩

12. 动力学链长：一个活性种从引发开始阶段到终止阶段所消耗的分子数

13. 多级串联理想混合反应器：将若干个理想混合反应器串联起来的操作

14. 刺激-相应法：在入口加示踪剂，在出口检测示踪剂的成分，再通过简单的计算就得到了停留时间分布

15. 平推流反应器：①无轴向返混②无返混③物料组成连续变化

16.容积效率：指同一反应在相同温度的产量和转化率条件下，平推流反应器与理想混合反应器所需体积之比

聚合反应工程基础课后习题答案

聚合反应工程基础课后习题答案

聚合反应工程基础课后习题答案

聚合反应工程基础课后习题是学生在学习课程过程中用来巩固所学知识的重要环节。通过完成习题，学生可以检验自己对知识点的掌握程度，及时发现和纠正错误，提高学习效果。下面是聚合反应工程基础课后习题的答案。

1. 考虑以下聚合反应的机理：

A + B -> AB

AB + C -> ABC

ABC + D -> ABCD

请回答以下问题：

a) 这个反应的总反应方程是什么？

b) 这个反应的反应级数是什么？

c) 这个反应的速率方程是什么？

d) 如果初始浓度为[A]₀、[B]₀、[C]₀和[D]₀，那么在任意时刻t，聚合物的浓度是多少？

答案：

a) 总反应方程是A + B + C + D -> ABCD

b) 反应级数是4

c) 速率方程是v = k[A][B][C][D]

d) 在任意时刻t，聚合物的浓度是[A]₀ - [A]t，[B]₀ - [B]t，[C]₀ - [C]t和[D]₀ - [D]t。

2. 一个聚合反应的速率方程是v = k[A][B]^2，其中k为速率常数。如果初始浓度为[A]₀和[B]₀，那么在任意时刻t，[B]的浓度是多少？

答案： 根据速率方程可知v = k[A][B]^2，将其变形为d[B]/dt = -2k[B]^2，然后分离变量并积分，得到∫[B]₀^t d[B]/[B]^2 = -2k∫0^t dt。将其求解，得到[ B]t

= 1/([B]₀ - 2kt)。

3. 考虑以下聚合反应的机理：

A + B -> AB (快速平衡)

AB + C -> ABC (慢速平衡)

ABC + D -> ABCD (快速平衡)

请回答以下问题：

a) 这个反应的总反应方程是什么？

b) 这个反应的反应级数是什么？

c) 这个反应的速率方程是什么？

d) 如果初始浓度为[A]₀、[B]₀、[C]₀和[D]₀，那么在任意时刻t，聚合物的浓度是多少？

答案：

聚合物合成工艺习题集

聚合物合成工艺习题集

“聚合物合成原理及工艺学”

习 题 集

第一章 绪 论

1. 试述高分子合成工艺学的主要任务。

2. 简述高分子材料的主要类型，主要品种以及发展方向。

3. 用方块图表示高分子合成材料的生产过程，说明每一步骤的主要特点及意义。

4. 如何评价生产工艺合理及先进性。

5. 开发新产品或新工艺的步骤和需注意的问题有哪些？

第二章 生产单体的原料路线

1.简述高分子合成材料的基本原料（即三烯、三苯、乙炔）的来源。

2.简述石油裂解制烯烃的工艺过程。

3.如何由石油原料制得芳烃？并写出其中的主要化学反应及工艺过程。

4.画出C4馏分中制取丁二烯的流程简图，并说明采用两次萃取精馏及简单精馏的目的。

5.简述从三烯（乙烯、丙烯、丁二烯）、三苯（苯、甲苯、二甲苯），乙炔出发制备高分子材料的主要单体合成路线（可用方程式或图表表示，并注明基本工艺条件）。

6.如何由煤炭路线及石油化工路线生产氯乙烯单体？

7.简述苯乙烯的生产方法。

8.乙烯氯氧化法生产氯乙烯所采用的一步法、二步法及三步法三种方法之主要差别是什么？

9.试述合成高分子材料所用单体的主要性能，在贮存、运输过程中以及在使用时应注意哪些问题？

10.论述乙烯产量与高分子合成工艺的关系。

第三章 自游基本体聚合生产工艺

1.自由基聚合过程中反应速度和聚合物分子量与哪些因素有关？工艺过程中如何调节？

2.自由基聚合所用引发剂有哪些类型，它们各有什么特点？

3.引发剂的分解速率与哪些因素有关？引发剂的半衰期的含义是什么？生产中有何作用？

4.引发剂的选择主要根据哪些因素考虑？为什么？

5.举例说明在自由基聚合过程中，调节剂，阻聚剂，缓聚剂的作用。

6.为什么溶剂分子的Cs值比调节剂分子的Cs小的多，而对聚合物分子量的影响往往比调节剂大的多？

7.以苯乙烯的本体聚合为例，说明本体聚合的特点。

8.根据合成高压聚乙烯的工艺条件和工艺过程特点，组织高压聚乙烯的生产工艺流程，并划出流程示意图。