聚合反应工程基础教学大纲.docx
《聚合反应工程基础教学大纲.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《聚合反应工程基础教学大纲.docx（15页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
聚合反应工程基础教学大纲
《聚合反应工程基础》教学大纲
一、课程基本信息
课程中文名称：
聚合反应工程基础
课程英文名称：
TheBasicofPolymerizationReactionEngineering
课程编号：
06132090
课程类型：
专业（方向）课
总学时：
54实验学时：
0上机学时：
4课外学时：
0
学分：
3
适用专业：
化学工程与工艺（四年级本科）
先修课程：
物理化学、化工原理、高分子化学、高分子物理
开课院系：
化工与制药学院化学工艺学科部
二、课程的性质与任务
《聚合反应工程基础》是化学工程及工艺专业的一门主要专业课，主要讲授聚合反应器。
以搅拌聚合釜为重点。
讨论聚合过程（流动、混合、传热等物理过程及聚合反应过程）对聚合反应器设计和操作控制要求。
学生通过学习该课程后，应了解聚合反应器的设计、操作和控制的基本方法。
能够根据聚合物性能要求合理确定聚合反应器的设计、操作和控制条件。
三、课程教学基本要求
学生学习本课程后应达到如下要求：
1．掌握理想反应器的设计和分析方法。
2．掌握聚合反应过程动力学分析方法。
3．对不同类型的化学反应选择合适的反应器和反应器操作方式。
4．了解理想流动反应器和理想流动反应器的差别
5．掌握连续流动反应器的热稳定性原理
6．了解实际生产过程中聚合反应器。
7．了解聚合反应器的放大。
四、理论教学内容和基本要求
绪论
（1）聚合反应工程基础的主要内容
（2）聚合反应工程发展的历史及现状
化学反应工程基础
（一）化学反应和反应器分类
（1）化学反应和分类
（2）反应速率
（3）反应器的分类
（4）连续流动反应器内流体流动的两种理想型态
基本要求：
1．了解：
化学反应的分类
掌握：
反应速率的表达和定义
2．了解：
反应器分类办法
理解：
连续流动反应器内流体流动的两种理想型态
（二）均相反应动力学
（1）等温恒容单一反应动力学方程式
（2）复合反应
（3）等温变容过程
基本要求：
1．掌握：
等温恒容单一反应温度对反应速率的影响
2．掌握：
复合反应动力学方程式的建立与解析
3．了解：
等温变容过程
（三）理想反应器的设计
（1）理想反应器设计的基本原理
（2）间歇反应器
（3）平推流反应器
（4）理想混合反应器
（5）多级串联理想混合反应器
（6）反应器型式和操作方法的评比和选择
基本要求：
1．掌握：
理想反应器设计的基本原理
理解：
理想反应器的物料平衡方程和热量平衡方程
2．掌握：
间歇反应器的设计方程
理解：
间歇反应器的微分物料平衡方程
了解：
间歇反应器的微分热量平衡方程
3．掌握：
平推流反应器的设计方程
理解：
平推流反应器的微分物料平衡方程
了解：
平推流反应器的微分热量平衡方程
4．掌握：
理想混合反应器的设计方程
理解：
理想混合反应器的基本假设
5．掌握：
多级串联理想混合反应器的设计计算
了解：
图解法设计和计算多级串联理想混合反应器
6．掌握：
反应器型式和操作方法的评比和选择
理解：
根据化学反应的类型采取的操作策略
（四）理想混合反应器的热稳定性
（1）热稳定性原理
（2）影响热稳定性的因素
（3）T与TW间的最大温差
基本要求：
1．了解：
理想混合反应器的热稳定性原理
掌握：
理想混合反应器的物料平衡方程和热量平衡方程及定态操作分析
2．了解：
影响热稳定性的因素
掌握：
理想混合反应器的热稳定性与操作因素的关系
理解：
理想混合反应器操作的多态现象
3．掌握：
T与TW间的最大温差的计算
了解：
理想混合反应器的热稳定性判据
（五）连续流动反应器的停留时间分布
（1）停留时间分布表示方法
（2）停留时间分布的测定
（3）停留时间分布的数字特征
基本要求：
1．掌握：
停留时间分布的表示方法
理解：
停留时间分布的意义
2．掌握：
停留时间分布函数的测定方法
理解：
阶跃法和脉冲法测定停留时间分布函数的原理
3．掌握：
停留时间分布的数字特征
理解：
无因次平均停留时间和方差的意义、计算、用途
（六）流动模型
（1）理想流动模型
（2）非理想流动模型
基本要求：
1．掌握：
理想流动模型的建立
掌握：
理想流动模型数字特征的解析方法
2．了解：
非理想流动模型的建立
了解：
非理想流动模型数字特征的解析方法
（七）停留时间分布与化学反应
（1）反应器内流体的混合状态
（2）微观混合反应器的计算
（3）宏观混合反应器的计算
基本要求：
1．了解：
反应器内流体的混合状态
2．掌握：
微观混合反应器的计算
3．掌握：
宏观混合反应器的计算
聚合反应工程分析
（一）概述
（1）聚合反应过程的特点
（2）聚合反应过程的目标函数
基本要求：
1．了解：
聚合反应过程的特点
2．理解：
聚合反应过程的目标函数
（二）聚合反应速度的工程分析
（1）活性链浓度[P.]与聚合反应机理
（2）平均聚合度
与反应机理
基本要求：
1．了解：
活性链浓度[P.]与聚合反应机理的关系
掌握：
活性链浓度[P.]的计算方法
2．掌握：
平均聚合度
与反应机理的关系
（三）聚合物的聚合度及聚合度分布表示法
（1）平均聚合度
（2）瞬时聚合度
（3）聚合度分布函数
基本要求：
1．掌握：
几种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：
几种瞬时聚合度的表示方法
掌握：
反应机理与瞬时聚合度
3．掌握：
聚合度分布函数的表示方法
（四）连锁聚合反应的平均聚合度及聚合度分布
（1）间歇聚合时的聚合度分布
（2）连续聚合时的聚合度分布
基本要求：
1．掌握：
连锁聚合反应间歇聚合时的瞬时聚合度和产品聚合度及其分布
理解：
连锁聚合反应机理与聚合度及其分布
2．掌握：
连续聚合时的聚合度及其分布
了解：
多级串联连续聚合釜时的聚合度及其分布
（五）粘度对聚合反应的影响
基本要求：
1．了解：
粘度对聚合反应的聚合度及其分布的影响
（六）均相自由基共聚
（1）间歇共聚操作
（2）半间歇共聚操作
（3）连续共聚操作
基本要求：
1．了解：
均相自由基共聚合动力学方程的建立
理解：
均相自由基共聚合动力学分析的基本假设
掌握：
均相自由基共聚物平均聚合度及组成分布的计算
2．掌握：
半间歇共聚操作时均相自由基共聚物平均聚合度及组成分布的计算
了解：
半间歇共聚操作时均相自由基共聚体系体积收缩与单体组成的关系
3．了解：
连续共聚操作时的聚合度及其分布
（七）缩聚反应
基本要求：
1．掌握：
用微分方程法建立缩聚反应动力学方程
2．掌握：
线性缩聚反应的聚合度及其分布的表达
（八）非均相聚合反应
（1）间歇乳液聚合
（2）连续乳液聚合
（3）乳液聚合反应器设计要点
基本要求：
1．掌握：
间歇乳液聚合动力学分析
理解：
间歇乳液聚合的基本假设
2．了解：
连续乳液聚合过程的特点
了解：
连续乳液聚合过程动力学
（九）流动与混合对聚合度分布的影响
（1）返混的影响
（2）混合尺寸的影响
基本要求：
1．了解：
流动与混合对聚合度分布的影响
2．了解：
混合尺寸对聚合度分布的影响
（十）聚合过程的调节与控制
（1）温度的调控
（2）聚合速率的调控
（3）聚合度与聚合度分布的调控
（4）粒径及粒径分布的调控
基本要求：
1．了解：
聚合过程温度的调控
2．了解：
聚合过程聚合速率的调控
3．了解：
聚合过程聚合度与聚合度分布的调控
4．了解：
聚合物粒径及粒径分布的调控
化工流变学基础
（一）非牛顿流体
（1）牛顿粘性定律和流动曲线
（2）非牛顿流体的分类
基本要求：
1．了解：
牛顿粘性定律和流动曲线
2．了解：
非牛顿流体的分类
（二）非牛顿流体的流变特性
（1）非牛顿流体的表观粘度
（2）高聚物溶液的流变特性
（3）悬浮液的流变特性
基本要求：
1．理解：
非牛顿流体的表观粘度的定义
2．了解：
高聚物溶液的流变特性
3．了解：
悬浮液的流变特性
（三）非牛顿流体在圆管中层流流动的分析
（1）流动分析
（2）表观粘度及雷诺数
（3）流量
（4）平均流速与流速分布
（5）压力降
基本要求：
1．掌握：
非牛顿流体在圆管中层流流动的分析
理解：
非牛顿流体在圆管中层流流动时的表观粘度及雷诺数
2．掌握：
非牛顿流体在圆管中层流流动时的流量计算
3．了解：
非牛顿流体在圆管中层流流动时的平均流速与流速分布
4．了解：
非牛顿流体在圆管中层流流动时的压力降计算
（四）非牛顿流体在圆管中的湍流流动
基本要求：
1．了解：
非牛顿流体在圆管中的湍流流动时的流量、平均流速与流速分布、压力降的计算
（五）非牛顿流体流变性的测量
（1）落球粘度计
（2）旋转锥板粘度计
（3）旋转圆筒粘度计
（4）毛细管挤出流变仪
基本要求：
1．了解：
落球粘度计测量聚合物粘度的原理
2．掌握：
旋转锥板粘度计测量聚合物粘度的原理与应用
3．掌握：
旋转圆筒粘度计测量聚合物粘度的原理与应用
4．了解：
毛细管挤出流变仪
搅拌聚合釜内流体的流动与混合
（一）概述
基本要求：
1．了解：
搅拌应具有的混合、搅动、悬浮、分散的功能
（二）搅拌釜内流体的流动状况
（1）循环流动与剪切流动
（2）搅拌雷诺数与流态
（3）挡板与导流筒
基本要求：
1．了解：
搅拌釜内流体的循环流动与剪切流动
2．了解：
搅拌雷诺数与流态
3．了解：
挡板与导流筒的作用
（三）搅拌器的构形与选择
（1）搅拌器的构形
（2）搅拌器的选用
基本要求：
1．了解：
搅拌器的构形
2．了解：
搅拌器的选用
（四）搅拌功率的计算
（1）搅拌过程的因次分析
（2）均相流体搅拌功率的计算
（3）非均相体系搅拌功率计算
（4）非牛顿流体的搅拌
基本要求：
1．了解：
搅拌过程的因次分析
2．了解：
均相流体搅拌功率的计算
3．了解：
非均相体系搅拌功率计算
4．了解：
非牛顿流体的搅拌
（五）搅拌器的流动特性及转速的确定
（1）搅拌器的循环特性
（2）搅拌转速的确定
基本要求：
1．了解：
搅拌器的循环特性
2．了解：
搅拌转速的确定
（六）搅拌器的混合特性
（1）混合机理及混合特性
（2）混合时间的计算
基本要求：
1．了解：
混合机理及混合特性
2．了解：
混合时间的计算
（七）搅拌釜中的分散过程
（1）搅拌釜内的液-液分散与合并
（2）搅拌对聚合物颗粒特性的影响
基本要求：
1．了解：
搅拌釜内的液-液分散与合并
了解：
搅拌釜中的分散过程的韦伯准数
2．了解：
搅拌对聚合物颗粒特性的影响
搅拌聚合釜中的传热与传质
（一）聚合过程的传热问题
基本要求：
1．了解：
聚合过程的传热问题的重要性
（二）搅拌聚合釜的几种传热方式
基本要求：
1．了解：
搅拌聚合釜的几种传热方式
（三）搅拌聚合釜的传热计算
（1）均相液体的传热
（2）非均相体系的传热
（3）非牛顿流体的传热
（4）搅拌聚合釜总传热系数的计算
基本要求：
1．了解：
均相液体的传热计算
2．了解：
非均相体系的传热计算
3．了解：
非牛顿流体的传热计算
4．了解：
搅拌聚合釜总传热系数的计算
（四）搅拌釜内的传质过程
（1）分散体系的传质膜系数
（2）伴有相间传质的聚合反应
基本要求：
1．了解：
分散体系的传质膜系数
2．了解：
伴有相间传质的聚合反应
（五）聚合反应釜的安全操作
基本要求：
1．了解：
聚合反应釜的安全操作
搅拌聚合釜的放大
（一）概述
基本要求：
1．了解：
搅拌聚合釜的放大的重要性
（二）搅拌聚合釜的传热放大
基本要求：
1．了解：
搅拌聚合釜的传热放大
理解：
传热分系数在搅拌聚合釜放大后的变化
（三）搅拌聚合釜的搅拌放大
基本要求：
1．了解：
搅拌聚合釜的搅拌放大
2．理解：
搅拌器的N与D的关系
（四）非几何相似放大
基本要求：
1．了解：
搅拌聚合釜的非几何相似放大
（五）放大准则的确定
（1）按几何相似理论确定放大准则
（2）按非几何相似理论确定放大准则
基本要求：
1．掌握：
按几何相似理论确定放大准则的方法
2．了解：
按非几何相似理论确定放大准则
聚合过程及聚合反应器
（一）工业聚合方法
基本要求：
1．了解：
工业聚合方法
（二）聚合反应器
（1）釜式聚合反应器
（2）塔式聚合反应器
（3）管式聚合反应器
（4）特殊型聚合反应
基本要求：
1．了解：
釜式聚合反应器
2．了解：
塔式聚合反应器
3．了解：
管式聚合反应器
4．了解：
特殊型聚合反应器
（三）聚合反应器的选择原则
基本要求：
1．了解：
聚合反应器的选择原则
（四）聚合过程实例
（1）苯乙烯连续本体聚合
（2）高压聚乙烯
（3）丙烯淤浆聚合
基本要求：
1．了解：
苯乙烯连续本体聚合
2．了解：
高压聚乙烯
3．了解：
丙烯淤浆聚合
五、有关教学环节的要求
本课程教学方式主要为课堂教学，部分章节的例题和习题应上机求解。
每章结束安排习题。
作业全收全改。
本课程为本专业的学位课程，闭卷考试。
本课程总评成绩构成：
考试卷面成绩占80%，平时成绩占20%。
六、学时分配建议
根据以下表格格式按章节简要填写主要内容、学时分配和作业题量等。
章节
主要内容
各教学环节学时分配
作业
题量
备注
讲授
实验
上机
习题
讨论
课外
小计
1
绪论
2
2
化学反应工程基础
12
2
含习题课
3
聚合反应工程分析
10
2
含习题课
4
化工流变学基础
4
5
搅拌聚合釜内流体的流动与混合
8
6
搅拌聚合釜中的传热与传质
6
7
搅拌聚合釜的放大
4
8
聚合过程及聚合反应器
2
七、建议教材及主要教学参考书
教材：
史子瑾主编《聚合反应工程基础》，化学工业出版社北京1991
参考书：
计其达主编《聚合过程及设备》，化学工业出版社北京1981《聚合反应工程基础》陈甘堂著，中国石化出版社1991
执笔人：
张良均教研室主任：
教学院长（主任）：
升级会员 