北化聚合物制备工程答案样本
2011北化聚合物制备工程
2011参考答案一、填空（10分）－评分标准，每题1分，按空平均1．一般而言聚合物的生产过程由 原料精制与准备、催化剂配制、聚合过程、 分离过程 、 后处理过程 、 回收过程 组成。
2．间歇聚合反应器基本设计方程是 反应消失量＝－累积量 ， 理想反应器基本设计方程是（流入量）－（流出量）－（反应消失量）＝0 。
3．停留时间分布函数采用 阶跃法 测定，停留时间分布密度函数采用 脉冲法 测定，两者的关系是⎰=tdt t E t F 0)()(。
4．典型的橡胶增韧塑料产品包括 HIPS 和 ABS ，均可以采用 本体聚合 实施方法制备。
5． ESBR 采用 乳液聚合 方法生产，SSBR 采用 溶液聚合 方法生产，其对应的聚合原理分别是 自由基聚合 和 阴离子聚合 。
6．尼龙66通常可以采用 熔融聚合 和 固相聚合 方法生产，但是芳香族聚酰胺只能采用 溶液聚合 方法生产。
7．乳液聚合中可能的成粒机理包括 胶束成粒 、 单体液滴成粒 和 低聚物成粒 ，其中以 胶束成粒 为主要成粒机理。
8．PET 熔融缩聚主要生产工艺包括直接酯化法 和 酯交换法 。
9．LDPE 采用 自由基 机理进行聚合，其本体聚合采用的反应器包括 釜式 和 管式 。
10．我国镍系顺丁橡胶催化剂的主要成分是 环烷酸镍、 三氟化硼乙醚络合物和 三异丁基铝 ，采用 铝镍陈化，稀硼单加 加入方式。
二、简述题（20分）4道题目每题5分1． 写出以下缩写的聚合物中文名称，并指出其聚合机理和工业实施方法。
PP 、HIPS 、PA66、NBR 、EPS 、PV A答：PP 聚丙烯，配位聚合，本体聚合HIPS 高抗冲聚苯乙烯，自由基聚合，本体聚合PA66，尼龙66，缩合聚合，熔融缩聚、固相缩聚NBR ，丁腈橡胶，自由基聚合，乳液聚合EPS ，发泡聚苯乙烯，自由基聚合，悬浮聚合PV A ，聚乙烯醇，自由基聚合，溶液聚合2．对于相同的聚合反应过程而言，请作图表示分别采用间歇反应器、平推流反应器、单级理想混合反应器、多级理想混合反应器（以3级理想混合反应器为例）时反应器内单体浓度的变化趋势。
2009_北化聚合物制备工程_考试A
北京化工大学2008－2009学年第二学期《聚合物制备工程》期末考试试卷班基：姓名：学号：分数：一、填空（20分）1．一般而言聚合物的生产过程由、、、、、组成，其中是核心过程。
2、采用测定理想混合反应器的停留时间密度函数，采用测定停留时间分布函数，两者的关系是。
3、石油化学工业上的三烯、三苯是指、、、、、。
4、反应器的基本设计方程是。
5、乳液聚合体系由、、和组成。
6、聚合物后处理和分离过程中，脱挥是指，脱灰是指。
7、EPS采用方法生产，GPPS可以采用和方法生产。
8、乳液聚合中可能的成粒机理包括、和，其中以为主要成粒机理。
9、PET的主要生产工艺是和，其工业聚合实施方法包括和。
10、常用釜式反应器由、、、及等部分组成。
二、简述题（25分）1．对于相同的聚合反应过程而言，请作图表示分别采用间歇反应器、平推流反应器、单级理想混合反应器、多级理想混合反应器（以3级理想混合反应器为例）时反应器内单体浓度的变化趋势。
2．写出以下缩写的聚合物中文名称，并指出其聚合机理和工业实施方法。
ABS 、EPS、HIPS、IIR、IPP、NBR、PA66、PC、SAN、SBS 3．ESBR和SSBR分别采用哪些方法进行工业化生产？它们的分子结构有何差异，试解释其原因。
4．试举两例说明在逐步缩合聚合过程中如何控制两反应物的等摩尔比？5．试分析聚苯乙烯本体聚合后期升高温度对产物分子量及其分布的影响，并简要阐述以自由基本体聚合方法制备高分子量聚苯乙烯（数均分子量大于40万）的工艺方法。
三、选择题（30分）1.搅拌釜内流体的流动状况看，有损于搅拌轴的需要避免的流动是（）。
A.径向流动B. 切向流动C. 轴向流动D. 湍流2.下列流动模型属于平推流模型的是（）。
A.管式反应器B.色谱柱C.釜式反应器D.流化床反应器3.玻璃化效应常发生在( )。
A.乳液聚合B.悬浮聚合C.溶液聚合D.本体聚合4.提高乳液聚合反应速率，可以采用（）。
聚合物制备工程_第1章作业及参考答案
第一章绪论聚合物生产过程1. 聚合物生产过程的基本内容包括什么？2. 聚合物制备工程的内容主要包括哪些方面？3. 举例说明如何选择某种聚合物的聚合实施方法？4. 如何评价生产工艺合理及先进性。
5. 思考题：开发新产品或新工艺的步骤和需注意的问题有哪些？6. 思考题：是否存在从聚合物单体到聚合物材料制品的最简化路线？举例说明。
聚合物工业与可持续发展1. 三烯、三苯是哪些化学品？简述三烯、三苯和乙炔的来源。
2. 聚合物工业的原料来源有哪些及其分类（是否属于可再生资源）？3. 思考题：如何实现聚合物工业的可持续发展？4. 思考题：可降解聚合物材料有哪些种类？此类材料的发展和使用具有哪些意义?参考答案聚合物生产过程1. 聚合物生产过程的基本内容包括什么？答: 任何聚合物的生产过程的都基本包括：生产准备，催化剂配制，聚合过程和后处理及回收四大过程。
①生产准备过程包括原料准备、公用工程的准备。
②催化剂的配制过程主要指催化剂的制备或配制与溶解；③聚合过程是聚合物生产过程的核心，是决定产品质量的重要工序或过程；④后处理过程相当复杂和繁多，尤其对于生产固体聚合物的生产过程，因采用的聚合实施方法不同，采用的后处理方式也不一样。
但归纳起来不外乎有：分离工序、脱挥工序、脱灰工序、干燥工序、添加助剂(防老剂、增塑剂、加工助剂等)、产品形状处理工序(造粒、压块、切片)，对于直接使用乳液的场合还需加润湿剂、消泡剂。
除此之外聚合物后处理过程还包括，单体和溶剂的回收与精制工序。
2. 聚合物制备工程的内容主要包括哪些方面？答：聚合物制备工程是以高分子材料科学与化学工程学为理论基础的工程学科；其生产加工的对象包括对天然高分子材料的改性和人工合成高分子材料的工业化生产。
聚合物制备工程包括的内容是合理设计及选用最佳的聚合实施方法，合理设计及选用相应的反应器，合理选择原料、催化剂的制备或精制工序，合理地选择或设计后处理工序设备，过程的优化或系统化及其控制方法以及三废处理等工序设备的设计等。
北化聚合物制备工程答案模板
北化聚合物制备⼯程答案模板北京化⼯⼤学－第⼆学期《聚合物制备⼯程》期末考试试卷班吉: 姓名: 学号: 分数:⼀、填空( 20分)1．⼀般⽽⾔聚合物的⽣产过程由单体精制与准备、催化剂体系准备与精制、聚合过程、分离过程、后处理过程、回收过程组成。
2、常见的聚合反应器按照结构分类包括釜式、管式、塔式、流化床、挤出机、特殊形式的聚合反应器。
3、釜式反应釜的除热⽅式有夹套冷却、夹套附加内冷管、内冷管、反应物料釜外循环、回流冷凝器、反应物料部分闪蒸、反应介质预冷。
4、悬浮聚合体系由单体、⽔、分散剂和引发剂组成。
5、ESBR采⽤乳液聚合⽅法⽣产, 其聚合机理是⾃由基聚合, SSBR采⽤溶液聚合⽅法⽣产, 其聚合机理是阴离⼦聚合。
6、可采⽤本体聚合、悬浮聚合、乳液聚合等聚合⽅法制备聚氯⼄烯。
7、中国镍系顺丁橡胶催化剂的主要成分是环烷酸镍、三异丁基铝和三氟化硼⼄醚络合物。
8、尼龙66可采⽤熔融缩聚和固相缩聚⽅法⽣产。
9、反应器的基本设计⽅程是: ( 反应物流⼊量) －( 反应物流出量) －( 反应消失量) －( 反应物累积量) ＝0。
10、PET熔融缩聚主要⽣产⼯艺是熔融缩聚和固相缩聚。
⼆、简述题( 20分)1．写出以下缩写的聚合物中⽂名称, 并指出其聚合机理和⼯业实施⽅法。
PET、LDPE、SBS、GPPS、CR答:PET对苯⼆甲酸⼄⼆酯, 缩合聚合, 熔融缩聚/固相缩聚LDPE低密度聚⼄烯, ⾃由基聚合, 本体聚合SBS聚苯⼄烯－b-丁⼆烯－b－苯⼄烯嵌段共聚物, 阴离⼦聚合, 溶液聚合GPPS通⽤聚苯⼄烯, ⾃由基聚合, 本体聚合/悬浮聚合CR氯丁橡胶, ⾃由基聚合, 乳液聚合2．分离和后处理过程对聚合物性能有何影响?答: 分离就是指聚合物从聚合介质分开的过程, 不同的聚合实施⽅法可能采取的分离⽅法不同。
分离过程将脱除绝⼤部分的残留单体、溶剂, 这些物质不但降低聚合物产品的性能, ⽽且对于⼈体有害、污染环境。
北京化工大学聚合物合成制备
北京化工大学聚合物合成制备1.a. 活性聚合特点与聚合产物的结构特征。
(04)b.目前，活性自由基聚合是高分子领域的一个热点。
试分析几种活性自由基聚合的特点，以及他们与传统活性负离子聚合的不同点。
(05)c.总结自由基活性聚合的基本原理。
(06)d.比较自由基活性聚合与负离子活性聚合的相同点和不同点（ 07）e.比较三种自由基活性聚合体系的差别，论述其活性聚合物的结构特征？（ 08）f.目前，活性自由基聚合是高分子化学领域的一个热点，试分析几种活性自由基聚合的特点，以及它们与传统活性负离子聚合的不同点。
（09）答案：b.活性自由基聚合特点：快引发、慢增长、无终止和无连转移聚合物分子量可控、分子量分布窄聚合物分子量与单体转化率成正比聚合完成后，在加入单体能够继续聚合活性自由基聚合实现思路：采取合适手段，使自由基浓度[P. ]降低。
. . kP + R P Rk可分解几种活性自由基聚合：（1）基于氮氧稳定自由基的体系(TEMPO)A:基本原理TEMPO, 2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物，其中TEMPO 为自由基捕捉剂B:特点MWD<1.3 ，计量聚合局限性：限于苯乙烯及其衍生物； TEMPO 价格昂贵；反应速度慢（2）ATRP (atom transfer radical polymerization)原子转移自由基聚合A：基本原理B:优缺点：优点：对杂质不敏感，过程简单局限：单体范围窄，催化剂难脱除，反应温度高（3）反向 ATRP目的：针对引发剂毒性大，难制备，过渡金属还原态不稳定原理：(4) RAFT 过程 (Reversible Addition FragmentationChain Transfer)思路：不可逆链转移副反应是导致聚合反应不可控主要因素之一，若链转移常数和浓度足够大，链转移反应由不可逆变为可逆，聚合行为也随之发生变化，由不可逆变为可逆。
链转移剂：双硫酯（ ZCS2R)反应机理：自由基聚合是动力学上实现的聚合，而负离子聚合是热力学上实现的聚合。
聚合物制备工程作业
第七章 逐步聚合工业过程
1. 简述逐步聚合实施方法及其特点？ 2. 何谓界面缩聚，应用在哪方面？ 3. 试举例说明，如何控制逐步聚合过程的两官能团的等摩 尔比？ 4. 用方块图及文字简述PET生产过程 5. 线形酚醛树脂的生产中是如何控制反应热的均匀释放？ 6. 如何控制聚酰胺的分子量？ 7. 用方块图及文字简述尼龙66生产过程。
第五章 悬浮聚合工业过程
悬浮聚合适合哪些产品的生产？ 悬浮聚合的定义、聚合体系组成？ 常用悬浮聚合分散剂有哪些种类？其稳定机理是什么？ 悬浮聚合中机械搅拌与分散剂有什么重要作用？它们对聚合物颗粒状态 有什么影响？ 5. 何谓珠状成粒机理和粉状成粒机理，其各自的过程是什么？ 6. 测定孔隙度最主要的方法是什么？为什么悬浮聚合特别注重堆积密度？ 7. 苯乙烯的悬浮聚合为何进行加压聚合？ 8. 用方块图及文字简述发炮聚苯乙烯聚合的生产工艺过程？ 9. 用方块图及文字简述PVC聚合的生产工艺过程与控制方法？ 10.为什么氯乙烯的聚合必须严格控制聚合温度的微小波动？ 11.紧密型与疏松型颗粒的PVC有何差别？这些差别是如何形成的？ 12.试简述悬浮聚合过程中产生粘釜的原因，并提出可能防止粘釜的措施。 13.思考题：水性涂料的增稠剂、污水处理用絮凝剂及卫生行业用高吸水树 脂，为什么现在都倾向于采用反相悬浮聚合？反相悬浮的主要工艺流程 包括哪些？ 1. 2. 3. 4.
第六章 乳液聚合工业过程
1. 乳液聚合聚合适合哪些产品的生产？ 2. 乳化剂的特征参数有哪些？如何选择乳化剂的类型和用量？ 3. 为什么说表面活性剂的CMC是乳化效率的重要指标？ 4. 胶束是怎样形成的？什么是胶束的增溶作用？ 5. 乳液聚合的温度高低的选取应从哪些方面进行考虑？ 6. 乳化剂稳定乳液的原理是什么？破乳有哪些方法？ 7. 简述乳液聚合的聚合机理。 8. 乳液聚合机理及聚合速度与分子量公式在工业生产中有何意义？ 9. 简述凝胶效应、玻璃化效应。 10. 在乳聚丁苯橡胶的生产中为什么要控制丁二烯的转化率在80％以下？ 11. 苯乙烯的常压乳液聚合为何转化率达不到100％？ 12. 用方块图及文字简述乳液丁苯的生产工艺过程与控制方法？ 13. 简述高温乳液丁苯、低温乳液丁苯的引发机理。 14. 试述低温乳液丁苯引发体系各组分的作用。 15. 试述种子乳液聚合的特点及实用意义。 16. ABS可采用种子乳液接枝聚合制得，还可采用哪些工艺制得ABS？ 17. 乳聚丁苯橡胶在聚合速度控制上与丙烯酸酯的乳液聚合有何不同？ 18. 氯乙烯、丙烯酸酯乳液聚合与丁苯橡胶的乳液聚合有何区别？ 19. 思考题：丁苯橡胶有几种，各自的结构与性能有何区别或优点。 20. 思考题：简述与乳液聚合有关的新聚合反应及其应用
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北京化工大学－第二学期《聚合物制备工程》期末考试试卷班基: 姓名: 学号: 分数:一、填空( 20分)1．一般而言聚合物的生产过程由单体精制与准备、催化剂体系准备与精制、聚合过程、分离过程、后处理过程、回收过程组成。
2、常见的聚合反应器按照结构分类包括釜式、管式、塔式、流化床、挤出机、特殊形式的聚合反应器。
3、釜式反应釜的除热方式有夹套冷却、夹套附加内冷管、内冷管、反应物料釜外循环、回流冷凝器、反应物料部分闪蒸、反应介质预冷。
4、悬浮聚合体系由单体、水、分散剂和引发剂组成。
5、ESBR采用乳液聚合方法生产, 其聚合机理是自由基聚合, SSBR采用溶液聚合方法生产, 其聚合机理是阴离子聚合。
6、可采用本体聚合、悬浮聚合、乳液聚合等聚合方法制备聚氯乙烯。
7、中国镍系顺丁橡胶催化剂的主要成分是环烷酸镍、三异丁基铝和三氟化硼乙醚络合物。
8、尼龙66可采用熔融缩聚和固相缩聚方法生产。
9、反应器的基本设计方程是: ( 反应物流入量) －( 反应物流出量) －( 反应消失量) －( 反应物累积量) ＝0。
10、PET熔融缩聚主要生产工艺是熔融缩聚和固相缩聚。
二、简述题( 20分)1．写出以下缩写的聚合物中文名称, 并指出其聚合机理和工业实施方法。
PET、LDPE、SBS、GPPS、CR答:PET 对苯二甲酸乙二酯, 缩合聚合, 熔融缩聚/固相缩聚LDPE 低密度聚乙烯, 自由基聚合, 本体聚合SBS 聚苯乙烯－b-丁二烯－b－苯乙烯嵌段共聚物, 阴离子聚合, 溶液聚合GPPS 通用聚苯乙烯, 自由基聚合, 本体聚合/悬浮聚合CR 氯丁橡胶, 自由基聚合, 乳液聚合2．分离和后处理过程对聚合物性能有何影响?答: 分离就是指聚合物从聚合介质分开的过程, 不同的聚合实施方法可能采取的分离方法不同。
分离过程将脱除绝大部分的残留单体、溶剂, 这些物质不但降低聚合物产品的性能, 而且对于人体有害、污染环境。
聚合物后处理工序包括分离、干燥、脱挥、脱灰、加入助剂及形状处理等几方面; 可是树脂与橡胶后处理略有区别, 树脂后处理主要包括脱水、干燥、加入添加剂、直接得到粉状树脂; 或者经过脱水、干燥、加入添加剂、混炼、切粒、混合均化、包装得到颗粒状树脂; 橡胶后处理根据用途也不同, 乳液用于涂料或其它直接使用乳液的场合, 乳液能够直接使用或浓缩后包装、使用; 需要得到固体橡胶时则需要凝聚、脱水、水洗、挤压干燥、压块、包装。
聚合物合成工艺学部分复习题的参考答案
聚合物合成工艺学部分复习题的参考答案一、针对工业上悬浮法聚合生产聚氯乙烯的的生产工艺，回答下列问题：1、写出聚氯乙烯向单体转移终止的反应式。
2、简述悬浮法生产聚氯乙烯的工艺过程。
（1）准备：计量去离子水→聚合釜→开启搅拌→依次加悬浮剂溶液、水相阻聚剂硫化钠溶液、缓冲剂碳酸氢钠溶液。
（2）聚合：聚合釜内升至规定温度→加溶有引发剂的单体溶液→开始聚合（严格控温，温度波动≤±0.2℃，冷凝器用于单体蒸发冷凝回流排出聚合热）→釜压达规定值→结束反应→加链终止剂→贮液罐。
（3）分离单体：贮液罐→减压脱除大部分未反应单体→含 2－3％ VC 的 PVC 浆料→热交换器预热→单体剥离（汽提）塔顶，PVC 浆料与塔低通人的热的水蒸气做逆向流动，VC 与水蒸气一同逸出→ PVC 浆料（10－5 － 10－6 VC 质量分数）→塔底→热交换器冷却。
（4）聚合物后处理：经冷却的 PVC 浆料→离心机，脱除盐水，得到含水 20－30％的滤饼→螺旋输送机→气流干燥器，热风干燥→旋风分离器，除去湿的空气→沸腾床干燥器，挥发物 < 0.3%-0.4% →滚筒筛，筛分除去大颗粒树脂→料斗→成品包装。
3、氯乙烯的沉淀悬浮聚合只到转化率 70％后才有明显的自动加速现象，为什么？转化率 70％之前，体系内存在含 VC 27％的PVC 树脂颗粒（凝胶体）和单体液滴，聚合热由单体液滴的蒸发冷凝排除，同时由于凝胶体内 PVC 分子链堆砌疏松，能进行正常的链增长和向单体转移的链终止反应，自动加速现象尚不明显。
转化率达 70％时，体系内单体液滴已近乎消失，同时由于转化率的提高，凝胶体内 PVC 分子链堆砌较紧密，链终止反应受阻，而凝胶体内尚能进行正常的链增长，因此自动加速现象明显，转化率 80％后聚合反应速率逐渐降低。
二、针对工业上丁基橡胶的生产工艺，回到下列问题：1、设计合成丁基橡胶的大致生产配方。
异丁烯/ 异戊二烯：质量比为97 : 3 ；异丁烯的质量分数为25％－40％；溶剂氯甲烷，质量分数为50％－70％；引发剂AlCl3 ：0.2% - 0.3% (以单体量计算)；共引发剂水：0.002%（以AlCl3 量计算）；分子量调节剂：乙烯或丙烯。
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北京化工大学－第二学期《聚合物制备工程》期末考试试卷班基: 姓名: 学号: 分数:一、填空( 20分)1．一般而言聚合物的生产过程由单体精制与准备、催化剂体系准备与精制、聚合过程、分离过程、后处理过程、回收过程组成。
2、常见的聚合反应器按照结构分类包括釜式、管式、塔式、流化床、挤出机、特殊形式的聚合反应器。
3、釜式反应釜的除热方式有夹套冷却、夹套附加内冷管、内冷管、反应物料釜外循环、回流冷凝器、反应物料部分闪蒸、反应介质预冷。
4、悬浮聚合体系由单体、水、分散剂和引发剂组成。
5、 ESBR采用乳液聚合方法生产, 其聚合机理是自由基聚合 , SSBR采用溶液聚合方法生产, 其聚合机理是阴离子聚合。
6、可采用本体聚合、悬浮聚合、乳液聚合等聚合方法制备聚氯乙烯。
7、中国镍系顺丁橡胶催化剂的主要成分是环烷酸镍、三异丁基铝和三氟化硼乙醚络合物。
8、尼龙66可采用熔融缩聚和固相缩聚方法生产。
9、反应器的基本设计方程是 : ( 反应物流入量) －( 反应物流出量) －( 反应消失量) －( 反应物累积量) ＝0。
10、 PET熔融缩聚主要生产工艺是熔融缩聚和固相缩聚。
二、简述题( 20分)1．写出以下缩写的聚合物中文名称, 并指出其聚合机理和工业实施方法。
PET、 LDPE、 SBS、 GPPS、 CR答:PET 对苯二甲酸乙二酯, 缩合聚合, 熔融缩聚/固相缩聚LDPE 低密度聚乙烯, 自由基聚合, 本体聚合SBS 聚苯乙烯－b-丁二烯－b－苯乙烯嵌段共聚物, 阴离子聚合, 溶液聚合GPPS 通用聚苯乙烯, 自由基聚合, 本体聚合/悬浮聚合CR 氯丁橡胶, 自由基聚合, 乳液聚合2．分离和后处理过程对聚合物性能有何影响?答: 分离就是指聚合物从聚合介质分开的过程, 不同的聚合实施方法可能采取的分离方法不同。
分离过程将脱除绝大部分的残留单体、溶剂, 这些物质不但降低聚合物产品的性能, 而且对于人体有害、污染环境。
聚合物后处理工序包括分离、干燥、脱挥、脱灰、加入助剂及形状处理等几方面; 可是树脂与橡胶后处理略有区别, 树脂后处理主要包括脱水、干燥、加入添加剂、直接得到粉状树脂; 或者经过脱水、干燥、加入添加剂、混炼、切粒、混合均化、包装得到颗粒状树脂; 橡胶后处理根据用途也不同, 乳液用于涂料或其它直接使用乳液的场合, 乳液能够直接使用或浓缩后包装、使用; 需要得到固体橡胶时则需要凝聚、脱水、水洗、挤压干燥、压块、包装。
在这些后处理工序中, 最关键的十脱灰和干燥工序, 这些工序所使用的设备若不合理, 仍会出现废品。
橡胶产品导致凝胶含量高, 塑料树脂导致分子量降低或交联。
3．简述采用管式和釜式反应器生产低密度聚乙烯( LDPE) 的特点及产生差异的原因。
答: 两种反应器所生产LDPE的特点:•釜式反应器物料接近理想混合状态, 温度均匀, 可分区控制, 从而可获得较窄分子量分布的聚乙烯; 支化多, 凝胶微粒多, 通用产品; 有利共聚: 共聚产品多, 能够生产VA达40%的EVA。
•管式反应器的物料在管内呈平推流流动, 反应温度沿管程有变化, 因而反应温度有最高峰, 因此所合成聚乙烯相对分子质量分布较宽。
支链较少, 适于薄膜产品, 共聚产品少。
产生差异的原因: 两种反应器的流动形态不同, 釜式反应器物料接近理想混合状态, 管式反应器的物料在管内呈平推流流动, 存在显著的浓度差异。
4．简述停留时间分布函数( F(t)) 与停留时间密度函数( E(t)) 的测试方法, 以及两者之间的关系。
停留时间分布的测定方法、原理:(1) 阶跃示踪法: 在待测定系统稳定后, 将原来反应器中流动的流体切换为另一种在某些性质上与原来流体有所不同, 而对流体流动没有影响的另一种含示踪剂的流体。
该方法测定的是停留时间分布函数F(t)。
(2) 脉冲示踪法: 在待测定系统稳定后, 在入口瞬间加入少量示踪剂Q,此时t=0, 同时开始测定出口流体中示踪物的含量C(t)。
由于示踪物不影响流体流动, 加入时间为瞬间, 故示踪物在系统内的流动形态能够代表整个系统的流动形态。
该法测定的是时间分布密度函数E(t)停留时间分布函数( F(t)) 与停留时间密度函数( E(t)) 之间的关系:⎰=tdt t E t F 0)()(。
5．反应器按照操作方式分类有哪几类? 各自的特点是什么?答: 反应器按操作方式可分为间歇反应器、 连续反应器和半连续反应器。
间歇反应器是指操作时, 反应前将反应物一次加入反应器内, 当反应达到规定转化率后取出反应产物。
特点: (1)物料浓度随时间不断变化, 为非稳态过程; (2)操作灵活, 弹性大, 投资小; (3)需较多辅助时间, 设备利用率低(4).产品质量不易均匀连续反应器是指反应按规定的加料速度和出料速度进行的反应, 经过反应器体积大小或串连的级数多少来控制最终转化率。
其特点是: : (1)物料浓度不随时间变化, 为稳态过程; (2)操作弹性效能, 投资大; (3)不需辅助时间, 设备利用率较高(4).产品质量波动小。
半连续反应器是指某一种或某一类物料按规定的加料速度连续进入, 整个反应器并无物料采出, 当反应达到规定转化率后, 一次采出。
其特点是: (1)物料浓度随时间变化, 为非稳态过程; (2)操作弹性大, 投资小; (3)辅助时间长, 设备利用率较高(4).易于控制反应物浓度及产物组成, 产品质量波动小。
三、选择题( 30分)1. 下列资源属于可再生资源的是( B ) 。
A.石油B.淀粉C. 煤炭D. 废塑料2.ESBR经过( C ) 控制聚合物分子量, 聚氯乙烯工业生产经过( A )调节聚合物分子量。
A.反应温度B.转化率C.链转移剂D.分散剂3.在聚合物制备过程中需要避免产生旋涡, 消除旋涡的方法包括( C )A. 提高搅拌转速B. 升高聚合温度C. 安装挡板D.改变体系配方4. 苯乙烯常压乳液聚合转化率不能达到95％以上的原因是( D ) 。
A. 凝胶效应B. 链转移C. 反应时间短D. 玻璃化效应5. 用于LDPE生产的催化剂( 引发剂) 是( A ) , 用于HDPE生产的催化剂( 引发剂) 是( D ) 。
A. 有机过氧化物B.环烷酸镍催化剂C. 茂金属催化剂D.齐格勒－纳塔催化剂6. 目标聚合物产品采用何种实施方法由( ABC ) 决定。
A. 单体的结构性质B. 催化剂的性质C. 产品的性能D. 聚合机理7.反应器流动模型接近于理想混合流模型的是( C ) , 反应器流动模型接近于平推流模型的是( BD ) 。
A.间歇釜式反应器B.管式反应器C.单级连续釜式反应器D.塔式反应器8.聚苯乙烯本体聚合最后阶段提高聚合温度将使( ACD ) 。
A.转化率提高;B.分子量提高;C.熔体粘度下降D.分子量降低9.溶剂在溶液聚合中能够起到( ABC ) 作用。
A. 链转移剂;B.缩合剂;C.传热介质;D.链终止剂10.在进行乳液聚合反应时可采用( BF ) 增大产品乳胶粒的粒径。
A. 加入电解质;B. 增加搅拌强度;C. 增加水油比;D. 提高温度;E.增加乳化剂浓度F. 种子乳液聚合11.氯乙烯悬浮聚合按照( D ) 成粒, 氯乙烯乳液聚合按照( C ) 成粒。
A.单体液滴成粒机理;B.珠状成粒机理;C.胶束成粒机理;D.粉状成粒机理12.ABS的主要生产工艺包括( AD ) 。
A. 本体聚合;B. 溶液聚合;C. 悬浮聚合;D. 乳液接枝聚合13.顺丁橡胶工业过程的搅拌选取( C ), PET熔融缩聚的搅拌选取( D ) 。
A. 锚式搅拌桨B. 平桨C. 双螺带搅拌桨D. 表面更新型搅拌桨E. 推进式搅拌桨F.涡轮式搅拌桨14.使用了离子型和非离子型乳化剂配方的乳液聚合体系, 其聚合温度应高于( D ) , 低于( AB ) 。
A. 浊点B.转相点C. 单体的沸点D. 三相点15.在生产过程中依靠搅拌推动聚合体系发生相翻转的聚合物是( BD )A. EPSB. HIPSC. MBSD. ABSE.SBS四、流程与工艺( 15分)用流程框图和文字简述乳液丁苯橡胶生产工艺过程, 并简述其产品质量的控制方法。
流程叙述:(1)在水相配制槽中加入计量的去离子水, 扩散剂亚甲基双萘磺酸钠, 粒径调节剂氯化钾, 乳化剂歧化松香酸钠和硬脂酸钠, 活化剂刁白块和硫酸亚铁剂螯合剂EDTA, 开启搅拌配制好备用。
(2)在油相配制槽中加入计量的新鲜苯乙烯、丁二烯剂回收的苯乙烯和丁二烯及硫醇调节剂; 搅拌均匀备用。
(3)在引发剂配制槽中, 加入计量的去离子水和对孟烷过氧化氢(或过氧化异丙苯);(4)聚合: 将水相配制槽和油相配制槽的混合料连续打入预乳化槽中, 并开启聚合物搅拌, 将引发剂配制槽中的引发剂溶液连续打入聚合物A中, 这样引发及聚合就开始, 严格控制聚合温度在5～6℃, 当终止釜开始流出时加入终止剂, 并卸压, 气相进入分离回收工序, 液相进行脱苯乙烯工序, 脱出单体后的乳液进入凝聚工序(5)凝聚:: 将胶乳按比例进行稀释, 连续打入凝聚釜中, 同时打入硫酸及凝聚剂溶液, 产物经震动筛后进入水洗工序, 洗涤两次后, 进行挤压脱水工序;(6)挤出干燥: 经挤压脱水的生胶在经挤出干燥后, 就可得到合格产品;(7)包装: 得到的合格产品, 经压块机压块、包装即可。
产品质量的控制方法: 共聚组成: 直接影响力学性能、磨耗、滚动阻力、抗湿滑性能等; 门尼粘度: 受到共聚组成、分子量、分子量分布、支化度等影响; 直接影响加工性能; 控制单体转化率和聚合反应温度: 控制转化率60％左右的目的: 控制共聚组成; 控制温度: 控制分子量及其分布、交联和支化评分标准: 流程框图5分, 过程描述5分, 质量控制5分, 按照要点给分。
五、计算题( 15分)一化工企业准备开发脂肪族聚酯产品, 请某化工设计院进行设计聚合反应装置, 要求如下: 要求每天反应6000kg的己二酸, 且反应过程严格控制与己二醇等摩尔比反应, 在343K下, 以硫酸为催化剂的动力学方程为:2AAkCr , 其中: rA——消耗己二酸反应速度, kmoles/l•min; k ——反应速度常数, l/kmole•min; CA——己二酸的瞬时浓度, kmole/l。
70℃, k=1.97l/kmole•min, 己二酸的初始浓度CA0＝0.004kmoles/l; 最终转化率为85％。
设计院分别采用间歇反应器、平推流反应器、单级理想混合反应器进行设计, 请计算各反应器体积, 并归纳三种反应器的体积变化规律。