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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PG160

6.2.3 比界面积a、持气率Ф和气泡平均直径dB164

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