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、等溫恒容單一反應動力學方程式

二、復合反應

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布

一、停留時間分布表示方法

二、停留時間分布的測定

三、停留時間分布的數字特征

第六節流動模型

一、理想流動模型

二、非理想流動模型

第七節停留時間分布與化學反應

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布表示法

一、平均聚合度

二、瞬時聚合度

三、聚合度分布函數

第四節連鎖聚合反應的平均聚合度及聚合度分布

一、間歇聚合時的聚合度分布

二、連續聚合時的聚合度分布

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布的影響

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、聚合度與聚合度分布的調控

四、粒徑及粒徑分布的調控

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、平均流速與流速分布

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并

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、攪拌聚合釜總傳熱系數的計算

第四節攪拌釜內的傳質過程

一、分散體系的傳質膜系數

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

本書由浙江大學史子瑾主編，并編寫第一、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，并可作有關專業（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。

聚合反應工程基礎/高等學校教材

聚合反應工程以高分子工業中的聚合反應過程為主要研究對象，將化工原理、化學反應工程、高分子化學、聚合物合成工藝等知識融合應用于工業聚合過程，研究聚合反應器的設計、操作和優化諸問題。本書以討論化學反應工程、聚合過程工程分析及聚合體系傳遞過程的基本原理和技術方法為內容主線，共分8章，包括緒論、化學反應工程基礎、化工流變學基礎、聚合反應工程分析、攪拌聚合釜內流體的流動與混合、攪拌聚合釜內的傳熱與傳質、攪拌聚合釜的放大、聚合過程及聚合反應器。

本書可作為化學工程與工藝、高分子材料與工程等相關專業的教材，也可供從事聚合物生產與科研的人員參考。

2 化學反應工程基礎003

2.1化學反應和反應器分類003

2.1.1化學反應的分類003

2.1.2反應速率004

2.1.3反應器的分類005

2.1.4連續流動反應器內流體流動的兩種理想型態008

2.2均相反應動力學009

2.2.1等溫恒容簡單反應動力學方程式010

2.2.2復雜反應012

2.2.3等溫變容過程019

2.3理想反應器的設計020

2.3.1理想反應器設計的基本原理020

2.3.2間歇反應器022

2.3.3平推流反應器024

2.3.4理想混合流反應器027

2.3.5多級串聯理想混合流反應器030

2.3.6反應器型式和操作方法的評比和選擇036

2.4理想混合流反應器的熱穩定性044

2.4.1熱穩定性原理044

2.4.2影響熱穩定性的因素046

2.4.3T與Tw間的最大溫差047

2.5連續流動反應器的停留時間分布049

2.5.1停留時間分布表示方法050

2.5.2停留時間分布的測定051

2.5.3停留時間分布的數字特征052

2.6流動模型055

2.6.1理想流動模型056

2.6.2非理想流動模型058

2.7停留時間分布與化學反應069

2.7.1反應器內流體的混合狀態070

2.7.2微觀混合反應器的計算070

2.7.3宏觀混合反應器的計算075

習題078

3 化工流變學基礎081

3.1非牛頓流體081

3.1.1牛頓黏性定律和流動曲線082

3.1.2非牛頓流體的分類082

3.2非牛頓流體的流變特性085

3.2.1非牛頓流體的表觀黏度085

3.2.2聚合物溶液的流變特性086

3.2.3懸浮液的流變特性088

3.3非牛頓流體在圓管中層流流動的分析090

3.3.1流動分析090

3.3.2表觀黏度及雷諾數091

3.3.3流量092

3.3.4平均流速與流速分布092

3.3.5壓力降094

3.4非牛頓流體在圓管中的湍流流動096

3.5非牛頓流體流變性的測量097

3.5.1落球黏度計097

3.5.2旋轉錐板黏度計098

3.5.3旋轉圓筒黏度計099

3.5.4毛細管擠出流變儀100

習題101

4 聚合反應工程分析103

4.1概述103

4.2聚合反應速率的工程分析105

4.2.1活性鏈濃度［P·］與聚合反應機理105

4.2.2平均聚合度Pn與反應機理106

4.3聚合物的聚合度及聚合度分布表示法108

4.3.1平均聚合度109

4.3.2瞬時聚合度109

4.3.3聚合度分布函數110

4.4連鎖聚合反應的平均聚合度及聚合度分布113

4.4.1間歇聚合時的聚合度分布113

4.4.2連續聚合時的聚合度分布119

4.5黏度對聚合反應的影響121

4.6均相自由基共聚123

4.6.1間歇共聚操作124

4.6.2半間歇共聚操作126

4.6.3連續共聚操作127

4.7縮聚反應128

4.8非均相聚合反應133

4.8.1間歇乳液聚合133

4.8.2連續乳液聚合139

4.8.3乳液聚合反應器設計要點143

4.9流動與混合對聚合度分布的影響144

4.9.1返混的影響144

4.9.2混合尺寸的影響145

4.10聚合過程的調節與控制145

4.10.1溫度的調控146

4.10.2聚合速率的調控148

4.10.3聚合度與聚合度分布的調控148

4.10.4粒徑及粒徑分布的調控148

習題151

5 攪拌聚合釜內流體的流動與混合153

5.1概述153

5.2攪拌釜內流體的流動狀況154

5.2.1循環流動與剪切流動154

5.2.2攪拌雷諾數與流態155

5.2.3擋板與導流筒156

5.3攪拌器的構形及選擇158

5.3.1攪拌器的構形158

5.3.2攪拌器的選用160

5.4攪拌功率的計算162

5.4.1攪拌過程的因次分析162

5.4.2均相流體攪拌功率的計算163

5.4.3非均相體系攪拌功率計算166

5.4.4非牛頓流體的攪拌168

5.5攪拌器的流動特性及轉速的確定172

5.5.1攪拌器的循環特性172

5.5.2攪拌轉速的確定173

5.6攪拌器的混合特性179

5.6.1混合機理及混合特性180

5.6.2混合時間的計算181

5.7攪拌釜中的分散過程183

5.7.1攪拌釜內的液液分散與合并183

5.7.2攪拌對聚合物顆粒特性的影響185

習題187

6 攪拌聚合釜的傳熱與傳質189

6.1聚合過程的傳熱問題189

6.2攪拌聚合釜的幾種傳熱方式190

6.3攪拌聚合釜的傳熱計算193

6.3.1均相液體的傳熱194

6.3.2非均相體系的傳熱196

6.3.3非牛頓流體的傳熱197

6.3.4攪拌聚合釜總傳熱系數的計算198

6.4攪拌釜內的傳質過程200

6.4.1分散體系的傳質膜系數200

6.4.2伴有相間傳質的聚合反應202

6.5聚合反應釜的安全操作204

習題205

7 攪拌聚合釜的放大207

7.1概述207

7.2攪拌聚合釜的傳熱放大208

7.3攪拌聚合釜的攪拌放大214

7.4非幾何相似放大218

7.5放大準則的確定222

7.5.1按幾何相似理論確定放大準則222

7.5.2按非幾何相似理論確定放大準則223

習題223

8 聚合過程及聚合反應器225

8.1工業聚合方法225

8.1.1本體聚合226

8.1.2懸浮聚合226

8.1.3乳液聚合226

8.1.4溶液聚合227

8.2聚合反應器228

8.2.1釜式聚合反應器228

8.2.2塔式聚合反應器230

8.2.3管式聚合反應器230

8.2.4特殊型聚合反應器231

8.3聚合反應器選擇原則234

8.4聚合過程實例235

8.4.1苯乙烯連續本體聚合235

8.4.2高壓聚乙烯238

8.4.3丙烯淤漿聚合239

符號表243

參考文獻245