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第一篇 基础篇 1

第1章 聚合物系的物性 3

1.1 引言 3

1.2 聚合物系的流变性质 3

1.2.1 聚合物熔体的流变性质 3

1.2.2 聚合物溶液的流变性质 7

1.2.3 聚合物系的粘弹性 9

1.2.4 悬浮液的流变性质 13

1.3 扩散系数 16

1.4 导热系数 17

参考文献 19

第2章 设计聚合反应器用的动力学知识 20

2.1 聚合反应的特征 20

2.2 设计聚合反应器所需的动力学知识 21

2.3 聚合反应速度常数的解析法 22

2.3.1 聚合物收率和聚合度随时间的变化规律及其分类法 23

2.3.2 反应速率式和聚合度式的推导 29

参考文献 40

第3章 聚合反应器的型式对聚合过程的影响 42

3.1 反应器的分类 42

3.2.1 反应速率 43

3.2 反应工程基础知识 43

3.2.2 停留时间分布(RTD) 44

3.2.3 典型反应器的转化率与时间的关系 47

3.3 反应器形式对聚合过程的影响 51

3.3.1 聚合反应的特点 51

3.3.2 活性链寿命很短时反应器型式对聚合过程的影响 52

3.3.3 反应器型式对聚合度分布的影响 60

参考文献 65

4.1 引言 66

4.2 复杂流体的分类 66

第4章 复杂流体在管道内的流动和传热 66

4.3 单相和拟均匀流体在管道内的流动 67

4.3.1 拟均匀流体 67

4.3.2 稳态层流流动 68

4.3.3 过渡流 71

4.3.4 稳态湍流流动 72

4.4 多相流体在管道内的流动 74

4.4.1 气-液及液-固混合物在管道内的流动 74

4.5 单相和拟均匀流体在管道内的传热 77

4.5.1 层流传热 77

4.5.2 湍流传热 80

4.6 液-固混合物在管道内的传热 81

参考文献 82

第5章 搅拌槽式反应器内的传递过程 83

5.1 搅拌设备概述 83

5.1.1 搅拌设备简介 83

5.1.2 常用搅拌器的型式 84

5.2 搅拌槽内流体的流型 85

5.2.1 搅拌器的基本流型 85

5.2.2 操作条件对流型的影响 87

5.2.3 几种典型的搅拌器的流型 90

5.2.4 流体的流变行为对流型的影响 93

5.3 搅拌功率 98

5.3.1 搅拌功率的计算 98

5.3.2 牛顿流体和假塑性流体在层流域的搅拌功率 102

5.3.3 牛顿流体和假塑性流体在过渡流域的搅拌功率 103

5.3.4 粘弹性流体的搅拌功率 104

5.4 流体的均相混合 106

5.4.1 混合过程的定性描述 106

5.4.2 混合质量的定义 108

5.4.3 混合状态和转化率的关系 113

5.4.4 混合时间和混合效率 115

5.4.5 搅拌器的排量和混合速率 119

5.4.6 流体的流变行为对混合速率的影响 121

5.5 搅拌槽传热 121

5.5.1 搅拌槽传热概述 121

5.5.2 热载体侧的传热膜系数 124

5.5.3 被搅液侧的传热膜系数 127

5.6 搅拌槽式反应器中的传质 131

5.6.1 引言 131

5.6.2 湍流流动下的传质理论 132

5.6.3 伴有化学反应的扩散过程 134

5.6.4 伴有相际传质的聚合反应 140

参考文献 143

第6章 搅拌槽式反应器中的非均相混合 145

6.1 固-液体系 145

6.1.1 固-液悬浮的判据 145

6.1.2 固-液悬浮搅拌设备 146

6.1.3 临界转速 151

6.1.4 物料性质对固-液悬浮的影响 155

6.2 气-液和气-液-固体系 156

6.2.1 气-液分散状态和临界分散转速 156

6.2.2 通气时的搅拌功率PG 160

6.2.3 比界面积a、持气率Ф和气泡平均直径dB 164

6.2.4 搅拌器的类型和进气方式 169

6.2.5 气-液系的传热 170

6.2.6 用于气液分散的多层搅拌器 172

6.2.7 气液固三相体系 174

6.3 液-液体系 177

6.3.1 液-液搅拌设备 177

6.3.2 液-液分散的机理 178

6.3.3 无表面活性剂存在时对平均滴径和滴径分布的理论分析 180

6.3.4 液-液分散的实验研究结果 189

6.3.5 有表面活性剂存在下的液-液分散 199

参考文献 200

6.3.6 液-液分散液的密度和粘度 200

第7章 搅拌槽式反应器的放大 204

7.1 搅拌槽式反应器的放大技术概述 204

7.2 几何相似放大法 205

7.2.1 几何相似放大法概要 205

7.2.2 不同搅拌目的时的放大准则 206

7.2.3 采用不同放大准则时混合参数的变化规律 208

7.2.4 采用不同放大准则时传热系数的变化规律 209

7.2.5 由实验确定几何相似放大准则 211

7.3.2 搅拌槽式聚合反应器的非几何相似放大实例 212

7.3 非几何相似放大法 212

7.3.1 非几何相似放大法概要 212

7.3.3 非几何相似法的技术要点 221

参考文献 225

第二篇 工业聚合反应装置 227

第8章 溶液聚合反应器 228

8.1 分批式或半连续式溶液聚合反应器 228

8.2 连续溶液聚合反应器 232

8.3 带刮壁机构的搅拌槽式反应器和换热器 235

8.3.1 刮板形状和刮板固定方式 235

8.3.2 带刮板的搅拌槽式反应器的功耗和传热关联式 236

参考文献 239

第9章 均相本体聚合反应器 241

9.1 苯乙烯本体聚合反应器 241

9.1.1 苯乙烯本体聚合反应器的选型原理 241

9.1.2 苯乙烯本体聚合反应器的结构 244

9.1.3 关于均相本体聚合反应器的设计 251

9.2 聚酯树脂的聚合装置 259

9.2.1 聚酯反应器的选型原理 259

9.2.2 吉玛公司缩聚反应器的结构 261

9.2.3 新型后缩聚反应器 263

9.2.4 尼龙66聚合反应器 270

9.3 高粘流体的脱挥设备 271

9.3.1 高粘流体脱挥设备概述 271

9.3.2 脱挥器的结构和选型 273

9.3.3 对脱挥器的经济评价 278

参考文献 280

第10章 乳液聚合反应器 281

10.1 几类工业化的乳液聚合反应器 281

10.1.1 分批式乳液聚合反应器 281

10.1.2 装有大量内冷管的乳液聚合反应器 282

10.2 乳液聚合反应器的设计和放大 283

10.2.1 搅拌功率准数Np(全挡板条件) 284

10.2.2 排量关联式 284

10.2.3 传热系数关联式 284

10.3 胶乳凝聚设备的进展 285

10.3.1 对凝聚技术的要求 285

10.3.2 凝聚剂的选择 286

10.3.3 新型凝聚装置 287

10.3.4 凝聚粒子致密化措施 295

参考文献 295

11.1.1 氯乙烯悬浮聚合工艺简述 297

11.1 氯乙烯悬浮聚合反应器 297

第11章 悬浮聚合反应器 297

11.1.2 几个先进的氯乙烯悬浮聚合反应器 301

11.1.3 悬浮聚合反应器的防粘釜技术 310

11.2 氯乙烯的本体聚合 313

11.2.1 氯乙烯本体聚合的工艺和设备 313

11.2.2 本体聚合PVC的质量控制 315

11.2.3 悬浮聚合工艺和本体聚合工艺的比较 315

参考文献 316

第12章 聚烯烃装置 318

12.1 低密度聚乙烯 319

12.2.1 三井油化淤浆法HDPE工艺 322

12.2 高密度聚乙烯和线型低密度聚乙烯 322

12.2.2 DSM溶液法HDPE工艺 324

12.2.3 气相法HDPE工艺 326

12.2.4 典型的HDPE生产工艺的比较 330

12.3 聚丙烯 331

12.3.1 淤浆法PP工艺 331

12.3.2 液相本体法PP工艺 332

12.3.3 气相本体法PP工艺 332

12.3.4 液-气本体法PP工艺 334

参考文献 338