聚合反應(yīng)工程基礎(chǔ)教學(xué)大綱

1、聚合反應(yīng)工程基礎(chǔ)教學(xué)大綱一、課程基本信息課程中文名稱：聚合反應(yīng)工程基礎(chǔ)課程英文名稱：The Basic of Polymerization Reaction Engineering 課程編號(hào)：06132090課程類(lèi)型：專業(yè)（方向）課總 學(xué) 時(shí)： 54 實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：0 上機(jī)學(xué)時(shí)：4 課外學(xué)時(shí)：0學(xué) 分： 3適用專業(yè)：化學(xué)工程與工藝（四年級(jí)本科）先修課程：物理化學(xué) 、化工原理、高分子化學(xué)、高分子物理開(kāi)課院系：化工與制藥學(xué)院化學(xué)工藝學(xué)科部二、課程的性質(zhì)與任務(wù)聚合反應(yīng)工程基礎(chǔ)是化學(xué)工程及工藝專業(yè)的一門(mén)主要專業(yè)課，主要講授聚合反應(yīng)器。以攪拌聚合釜為重點(diǎn)。討論聚合過(guò)程（流動(dòng)、混合、傳熱等物理過(guò)程及聚合反應(yīng)過(guò)

2、程）對(duì)聚合反應(yīng)器設(shè)計(jì)和操作控制要求。學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)該課程后，應(yīng)了解聚合反應(yīng)器的設(shè)計(jì)、操作和控制的基本方法。能夠根據(jù)聚合物性能要求合理確定聚合反應(yīng)器的設(shè)計(jì)、操作和控制條件。三、課程教學(xué)基本要求學(xué)生學(xué)習(xí)本課程后應(yīng)達(dá)到如下要求：1掌握理想反應(yīng)器的設(shè)計(jì)和分析方法。2掌握聚合反應(yīng)過(guò)程動(dòng)力學(xué)分析方法。3對(duì)不同類(lèi)型的化學(xué)反應(yīng)選擇合適的反應(yīng)器和反應(yīng)器操作方式。4了解理想流動(dòng)反應(yīng)器和理想流動(dòng)反應(yīng)器的差別5掌握連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器的熱穩(wěn)定性原理6了解實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中聚合反應(yīng)器。7了解聚合反應(yīng)器的放大。四、理論教學(xué)內(nèi)容和基本要求緒論（1）聚合反應(yīng)工程基礎(chǔ)的主要內(nèi)容（2）聚合反應(yīng)工程發(fā)展的歷史及現(xiàn)狀化學(xué)反應(yīng)工程基礎(chǔ)（一）化學(xué)反

3、應(yīng)和反應(yīng)器分類(lèi)（1）化學(xué)反應(yīng)和分類(lèi)（2）反應(yīng)速率（3）反應(yīng)器的分類(lèi)（4）連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器內(nèi)流體流動(dòng)的兩種理想型態(tài)基本要求：1了解：化學(xué)反應(yīng)的分類(lèi)掌握：反應(yīng)速率的表達(dá)和定義2了解：反應(yīng)器分類(lèi)辦法理解：連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器內(nèi)流體流動(dòng)的兩種理想型態(tài)（二）均相反應(yīng)動(dòng)力學(xué) （1）等溫恒容單一反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程式 （2）復(fù)合反應(yīng) （3）等溫變?nèi)葸^(guò)程基本要求： 1掌握：等溫恒容單一反應(yīng)溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響2掌握：復(fù)合反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程式的建立與解析3了解：等溫變?nèi)葸^(guò)程（三）理想反應(yīng)器的設(shè)計(jì) （1）理想反應(yīng)器設(shè)計(jì)的基本原理 （2）間歇反應(yīng)器 （3）平推流反應(yīng)器 （4）理想混合反應(yīng)器 （5）多級(jí)串聯(lián)理想混合反應(yīng)器 （6）反應(yīng)器

4、型式和操作方法的評(píng)比和選擇基本要求：1掌握：理想反應(yīng)器設(shè)計(jì)的基本原理理解：理想反應(yīng)器的物料平衡方程和熱量平衡方程2掌握：間歇反應(yīng)器的設(shè)計(jì)方程理解：間歇反應(yīng)器的微分物料平衡方程了解：間歇反應(yīng)器的微分熱量平衡方程3掌握：平推流反應(yīng)器的設(shè)計(jì)方程理解：平推流反應(yīng)器的微分物料平衡方程了解：平推流反應(yīng)器的微分熱量平衡方程4掌握：理想混合反應(yīng)器的設(shè)計(jì)方程理解：理想混合反應(yīng)器的基本假設(shè)5掌握：多級(jí)串聯(lián)理想混合反應(yīng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算了解：圖解法設(shè)計(jì)和計(jì)算多級(jí)串聯(lián)理想混合反應(yīng)器6掌握：反應(yīng)器型式和操作方法的評(píng)比和選擇理解：根據(jù)化學(xué)反應(yīng)的類(lèi)型采取的操作策略（四）理想混合反應(yīng)器的熱穩(wěn)定性（1）熱穩(wěn)定性原理（2）影響熱穩(wěn)定性

5、的因素（3）T與TW間的最大溫差基本要求： 1了解：理想混合反應(yīng)器的熱穩(wěn)定性原理掌握：理想混合反應(yīng)器的物料平衡方程和熱量平衡方程及定態(tài)操作分析2了解：影響熱穩(wěn)定性的因素掌握：理想混合反應(yīng)器的熱穩(wěn)定性與操作因素的關(guān)系理解：理想混合反應(yīng)器操作的多態(tài)現(xiàn)象3掌握：T與TW間的最大溫差的計(jì)算了解：理想混合反應(yīng)器的熱穩(wěn)定性判據(jù)（五）連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器的停留時(shí)間分布（1）停留時(shí)間分布表示方法（2）停留時(shí)間分布的測(cè)定（3）停留時(shí)間分布的數(shù)字特征基本要求：1掌握：停留時(shí)間分布的表示方法理解：停留時(shí)間分布的意義2掌握：停留時(shí)間分布函數(shù)的測(cè)定方法理解：階躍法和脈沖法測(cè)定停留時(shí)間分布函數(shù)的原理3掌握：停留時(shí)間分布的數(shù)字特

6、征理解：無(wú)因次平均停留時(shí)間和方差的意義、計(jì)算、用途（六）流動(dòng)模型（1）理想流動(dòng)模型（2）非理想流動(dòng)模型基本要求：1掌握：理想流動(dòng)模型的建立掌握：理想流動(dòng)模型數(shù)字特征的解析方法2了解：非理想流動(dòng)模型的建立了解：非理想流動(dòng)模型數(shù)字特征的解析方法 （七）停留時(shí)間分布與化學(xué)反應(yīng)（1）反應(yīng)器內(nèi)流體的混合狀態(tài)（2）微觀混合反應(yīng)器的計(jì)算（3）宏觀混合反應(yīng)器的計(jì)算基本要求：1了解：反應(yīng)器內(nèi)流體的混合狀態(tài)2掌握：微觀混合反應(yīng)器的計(jì)算3掌握：宏觀混合反應(yīng)器的計(jì)算聚合反應(yīng)工程分析（一）概述（1）聚合反應(yīng)過(guò)程的特點(diǎn)（2）聚合反應(yīng)過(guò)程的目標(biāo)函數(shù)基本要求： 1了解：聚合反應(yīng)過(guò)程的特點(diǎn) 2理解：聚合反應(yīng)過(guò)程的目標(biāo)函數(shù)（二）

7、聚合反應(yīng)速度的工程分析（1）活性鏈濃度P.與聚合反應(yīng)機(jī)理（2）平均聚合度與反應(yīng)機(jī)理基本要求：1了解：活性鏈濃度P.與聚合反應(yīng)機(jī)理的關(guān)系 掌握：活性鏈濃度P.的計(jì)算方法2掌握：平均聚合度與反應(yīng)機(jī)理的關(guān)系（三）聚合物的聚合度及聚合度分布表示法（1）平均聚合度（2）瞬時(shí)聚合度（3）聚合度分布函數(shù)基本要求：1掌握：幾種平均聚合度的表示方法理解：距法表示的平均聚合度2掌握：幾種瞬時(shí)聚合度的表示方法掌握：反應(yīng)機(jī)理與瞬時(shí)聚合度3掌握：聚合度分布函數(shù)的表示方法（四）連鎖聚合反應(yīng)的平均聚合度及聚合度分布（1）間歇聚合時(shí)的聚合度分布（2）連續(xù)聚合時(shí)的聚合度分布基本要求：1掌握：連鎖聚合反應(yīng)間歇聚合時(shí)的瞬時(shí)聚合度和

8、產(chǎn)品聚合度及其分布理解：連鎖聚合反應(yīng)機(jī)理與聚合度及其分布2掌握：連續(xù)聚合時(shí)的聚合度及其分布了解：多級(jí)串聯(lián)連續(xù)聚合釜時(shí)的聚合度及其分布（五）粘度對(duì)聚合反應(yīng)的影響基本要求：1了解： 粘度對(duì)聚合反應(yīng)的聚合度及其分布的影響（六）均相自由基共聚（1）間歇共聚操作（2）半間歇共聚操作（3）連續(xù)共聚操作基本要求：1了解：均相自由基共聚合動(dòng)力學(xué)方程的建立 理解：均相自由基共聚合動(dòng)力學(xué)分析的基本假設(shè) 掌握：均相自由基共聚物平均聚合度及組成分布的計(jì)算2掌握：半間歇共聚操作時(shí)均相自由基共聚物平均聚合度及組成分布的計(jì)算 了解：半間歇共聚操作時(shí)均相自由基共聚體系體積收縮與單體組成的關(guān)系3了解：連續(xù)共聚操作時(shí)的聚合度及其

9、分布（七）縮聚反應(yīng)基本要求： 1掌握：用微分方程法建立縮聚反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程 2掌握：線性縮聚反應(yīng)的聚合度及其分布的表達(dá)（八）非均相聚合反應(yīng)（1）間歇乳液聚合 （2）連續(xù)乳液聚合 （3）乳液聚合反應(yīng)器設(shè)計(jì)要點(diǎn) 基本要求：1掌握：間歇乳液聚合動(dòng)力學(xué)分析 理解：間歇乳液聚合的基本假設(shè)2了解：連續(xù)乳液聚合過(guò)程的特點(diǎn) 了解：連續(xù)乳液聚合過(guò)程動(dòng)力學(xué) （九）流動(dòng)與混合對(duì)聚合度分布的影響（1）返混的影響（2）混合尺寸的影響基本要求： 1了解：流動(dòng)與混合對(duì)聚合度分布的影響2了解：混合尺寸對(duì)聚合度分布的影響（十）聚合過(guò)程的調(diào)節(jié)與控制（1）溫度的調(diào)控（2）聚合速率的調(diào)控（3）聚合度與聚合度分布的調(diào)控（4）粒徑及粒徑分

10、布的調(diào)控基本要求：1了解：聚合過(guò)程溫度的調(diào)控2了解：聚合過(guò)程聚合速率的調(diào)控3了解：聚合過(guò)程聚合度與聚合度分布的調(diào)控4了解：聚合物粒徑及粒徑分布的調(diào)控化工流變學(xué)基礎(chǔ)（一）非牛頓流體（1）牛頓粘性定律和流動(dòng)曲線（2）非牛頓流體的分類(lèi)基本要求：1了解：牛頓粘性定律和流動(dòng)曲線2了解：非牛頓流體的分類(lèi)（二）非牛頓流體的流變特性（1）非牛頓流體的表觀粘度（2）高聚物溶液的流變特性（3）懸浮液的流變特性基本要求：1理解：非牛頓流體的表觀粘度的定義2了解：高聚物溶液的流變特性3了解：懸浮液的流變特性（三）非牛頓流體在圓管中層流流動(dòng)的分析（1）流動(dòng)分析（2）表觀粘度及雷諾數(shù)（3）流量（4）平均流速與流速分布（5

11、）壓力降基本要求：1掌握：非牛頓流體在圓管中層流流動(dòng)的分析 理解：非牛頓流體在圓管中層流流動(dòng)時(shí)的表觀粘度及雷諾數(shù)2掌握：非牛頓流體在圓管中層流流動(dòng)時(shí)的流量計(jì)算3了解：非牛頓流體在圓管中層流流動(dòng)時(shí)的平均流速與流速分布4了解：非牛頓流體在圓管中層流流動(dòng)時(shí)的壓力降計(jì)算（四）非牛頓流體在圓管中的湍流流動(dòng)基本要求： 1了解：非牛頓流體在圓管中的湍流流動(dòng)時(shí)的流量、平均流速與流速分布、壓力降的計(jì)算（五）非牛頓流體流變性的測(cè)量（1）落球粘度計(jì)（2）旋轉(zhuǎn)錐板粘度計(jì)（3）旋轉(zhuǎn)圓筒粘度計(jì)（4）毛細(xì)管擠出流變儀基本要求：1了解：落球粘度計(jì)測(cè)量聚合物粘度的原理2掌握：旋轉(zhuǎn)錐板粘度計(jì)測(cè)量聚合物粘度的原理與應(yīng)用3掌握：旋轉(zhuǎn)

12、圓筒粘度計(jì)測(cè)量聚合物粘度的原理與應(yīng)用4了解：毛細(xì)管擠出流變儀攪拌聚合釜內(nèi)流體的流動(dòng)與混合（一）概述基本要求： 1了解：攪拌應(yīng)具有的混合、攪動(dòng)、懸浮、分散的功能（二）攪拌釜內(nèi)流體的流動(dòng)狀況（1）循環(huán)流動(dòng)與剪切流動(dòng)（2）攪拌雷諾數(shù)與流態(tài)（3）擋板與導(dǎo)流筒基本要求：1了解：攪拌釜內(nèi)流體的循環(huán)流動(dòng)與剪切流動(dòng)2了解：攪拌雷諾數(shù)與流態(tài)3了解：擋板與導(dǎo)流筒的作用（三）攪拌器的構(gòu)形與選擇（1）攪拌器的構(gòu)形（2）攪拌器的選用基本要求：1了解：攪拌器的構(gòu)形2了解：攪拌器的選用（四）攪拌功率的計(jì)算（1）攪拌過(guò)程的因次分析（2）均相流體攪拌功率的計(jì)算（3）非均相體系攪拌功率計(jì)算（4）非牛頓流體的攪拌基本要求：1了解：

13、攪拌過(guò)程的因次分析2了解：均相流體攪拌功率的計(jì)算3了解：非均相體系攪拌功率計(jì)算4了解：非牛頓流體的攪拌（五）攪拌器的流動(dòng)特性及轉(zhuǎn)速的確定（1）攪拌器的循環(huán)特性（2）攪拌轉(zhuǎn)速的確定基本要求：1了解：攪拌器的循環(huán)特性2了解：攪拌轉(zhuǎn)速的確定（六）攪拌器的混合特性（1）混合機(jī)理及混合特性（2）混合時(shí)間的計(jì)算基本要求：1了解：混合機(jī)理及混合特性2了解：混合時(shí)間的計(jì)算（七）攪拌釜中的分散過(guò)程（1）攪拌釜內(nèi)的液-液分散與合并（2）攪拌對(duì)聚合物顆粒特性的影響基本要求：1了解：攪拌釜內(nèi)的液-液分散與合并 了解：攪拌釜中的分散過(guò)程的韋伯準(zhǔn)數(shù)2了解：攪拌對(duì)聚合物顆粒特性的影響攪拌聚合釜中的傳熱與傳質(zhì)（一）聚合過(guò)程的

14、傳熱問(wèn)題基本要求： 1了解：聚合過(guò)程的傳熱問(wèn)題的重要性（二）攪拌聚合釜的幾種傳熱方式基本要求： 1了解：攪拌聚合釜的幾種傳熱方式（三）攪拌聚合釜的傳熱計(jì)算（1）均相液體的傳熱（2）非均相體系的傳熱（3）非牛頓流體的傳熱（4）攪拌聚合釜總傳熱系數(shù)的計(jì)算基本要求：1了解：均相液體的傳熱計(jì)算2了解：非均相體系的傳熱計(jì)算3了解：非牛頓流體的傳熱計(jì)算4了解：攪拌聚合釜總傳熱系數(shù)的計(jì)算（四）攪拌釜內(nèi)的傳質(zhì)過(guò)程（1）分散體系的傳質(zhì)膜系數(shù)（2）伴有相間傳質(zhì)的聚合反應(yīng)基本要求：1了解：分散體系的傳質(zhì)膜系數(shù)2了解：伴有相間傳質(zhì)的聚合反應(yīng)（五）聚合反應(yīng)釜的安全操作基本要求： 1了解：聚合反應(yīng)釜的安全操作攪拌聚合釜的

15、放大（一）概述基本要求： 1了解：攪拌聚合釜的放大的重要性（二）攪拌聚合釜的傳熱放大基本要求：1了解：攪拌聚合釜的傳熱放大 理解：傳熱分系數(shù)在攪拌聚合釜放大后的變化（三）攪拌聚合釜的攪拌放大基本要求： 1了解：攪拌聚合釜的攪拌放大 2理解：攪拌器的N與D的關(guān)系（四）非幾何相似放大基本要求： 1了解：攪拌聚合釜的非幾何相似放大（五）放大準(zhǔn)則的確定（1）按幾何相似理論確定放大準(zhǔn)則（2）按非幾何相似理論確定放大準(zhǔn)則基本要求：1掌握：按幾何相似理論確定放大準(zhǔn)則的方法2了解：按非幾何相似理論確定放大準(zhǔn)則聚合過(guò)程及聚合反應(yīng)器（一）工業(yè)聚合方法基本要求： 1了解：工業(yè)聚合方法（二）聚合反應(yīng)器（1）釜式聚合反

16、應(yīng)器（2）塔式聚合反應(yīng)器（3）管式聚合反應(yīng)器（4）特殊型聚合反應(yīng)基本要求：1了解：釜式聚合反應(yīng)器2了解：塔式聚合反應(yīng)器3了解：管式聚合反應(yīng)器4了解：特殊型聚合反應(yīng)器（三）聚合反應(yīng)器的選擇原則基本要求： 1了解：聚合反應(yīng)器的選擇原則（四）聚合過(guò)程實(shí)例（1）苯乙烯連續(xù)本體聚合（2）高壓聚乙烯（3）丙烯淤漿聚合基本要求：1了解：苯乙烯連續(xù)本體聚合2了解：高壓聚乙烯3了解：丙烯淤漿聚合五、有關(guān)教學(xué)環(huán)節(jié)的要求本課程教學(xué)方式主要為課堂教學(xué)，部分章節(jié)的例題和習(xí)題應(yīng)上機(jī)求解。每章結(jié)束安排習(xí)題。作業(yè)全收全改。本課程為本專業(yè)的學(xué)位課程，閉卷考試。本課程總評(píng)成績(jī)構(gòu)成：考試卷面成績(jī)占80%，平時(shí)成績(jī)占20%。六、學(xué)時(shí)分配建議根據(jù)以下表格格式按章節(jié)簡(jiǎn)要填寫(xiě)主要內(nèi)容、學(xué)時(shí)分配和作業(yè)題量等。章節(jié)主要內(nèi)容