采用PV6D型光纤探针测量了直径为200 mm与95 mm的2套湍动流化床装置中的颗粒速度分布，据此将湍动床在轴向上分成6个区域，分析了上部出口减速区与下部过渡段减速区的产生机理，考察了流化段高度、静床高、表观气速对颗粒减速区的影响。结果表明：上部减速区是扩大段所产生的，下部减速区则是由于固含率急剧变化所引起的；随流化段高度减小，上部减速区下降，相邻的充分发展区与加速区缩短乃至消失；下部减速区的位置随静床高的增加而升高，随表观气速的增大而下移，与过渡段的变化趋势一致。

对快速流化床内轴向动态压力进行了测量，分别通过标准偏差、功率谱以及多尺度小波分析研究了流化床内的动态特性。研究结果表明：压力脉动的强度沿轴向由下至上逐渐衰减，且在循环速率较高时，底部压力脉动标准偏差与顶部之间存在着明显的转折；压力信号的主频随着颗粒质量流率的增加，其所对应的峰值（即脉动强度）有所增加，而主频的频率逐渐降低。通过压力脉动的小波多尺度分析表明：流化床内压力脉动中，小尺度信号主要体现在由于气体与颗粒的湍动、颗粒碰撞、颗粒团聚物的形成与破裂等高频部分的信号；中尺度信号主要捕获来自于不稳定进料所引起的较大的压力脉动；大尺度信号与床层的宏观稳定性相关。研究结果表明，通过对动态信号的微观分析可以深入认识气固两相流的瞬态参数特性以及气固间的相互作用机制。

为了考察环流反应器放大过程中再分布板对其内部多相流动的影响，采用欧拉双流体模型模拟了再分布板不同高度的布置对环流反应器内气含率，循环液速，固体颗粒分布等参数的影响，并与部分冷模实验结果进行了比较，两者结果一致。结果表明，再分布板高度的增加会使气升反应区内气含率呈现先增后减的趋势，并导致导流管内的固含率上升。此外，不同高度的再分布板对环流反应器内整体气含率及循环液速的影响不大。结合CFD模拟和实验结果，优化了环流反应器内再分布板的设计，从而为实现强化环隙气升式环流反应器内多相流动、传递、反应等过程提供了一定的指导意义。

为确定射流环流反应器中射流所能驱动的环流速度的大小，以此来确定催化剂颗粒的粒度。在二维轴对称假定下，采用雷诺应力模型（RSM）模拟考察了导流筒与反应器直径比（De/D）、反应器底部型式、射流口与导流筒下缘距离（Hn）的变化对环流流量与射流流量比（R_Q）的影响，并结合离散相模型（DPM），模拟了不同几何结构，不同射流速度下，不同粒径催化剂颗粒的悬浮情况。研究表明，De/D为0.67时R_Q最大，而不同底部型式和Hn下的R_Q相差均低于3.6%，影响可以忽略；但反应器底部的锥形设计以及较低的Hn值有助于改善催化剂颗粒的悬浮状况；按给定的设备结构参数和物性参数，得出了低体积浓度（约0.1%）下实现催化剂完全悬浮于整个设备的临界射流速度（Vnc），建立了Vnc与催化剂颗粒粒径的关联式。通过模拟方法实现了催化剂粒径的设计、射流速度的选择和设备结构的优化。

为研究活性炭负载Ni（Ni/AC）基催化剂在甲烷二氧化碳重整反应中的阈值效应，采用N₂吸附（BET）和X射线衍射（XRD）测试技术对活性炭负载Ni（Ni/AC）基催化剂进行分析，分别探讨了浸渍溶剂和负载量对催化剂表面结构、Ni分散状态和分散阈值的影响。结果表明，采用丙酮作为溶剂制备的催化剂比纯水在活性炭载体表面更有利镍的分散，提高了活性组分有效面积，并具有更高的分散阈值。对比密置单层排列模型计算值认为Ni在AC表面呈非密置单层或亚单层分散。Ni/AC催化重整甲烷二氧化碳实验结果显示，丙酮作为浸渍溶剂比纯水制备的催化剂表现出更好的催化活性，负载型Ni/AC催化剂在甲烷二氧化碳重整反应中存在显著的阈值效应。

为解决逆水煤气变换反应环境下催化剂抗还原性和稳定性较差的问题，采用浸渍法和共沉淀法制备了Mn基催化剂，对逆水煤气变换反应进行了热力学分析和催化剂初步筛选，初步考察了不同反应温度、反应压力、氢碳体积比和气体空速下的催化活性和反应选择性，并进行了催化剂稳定性评价和物化表征。结果表明，与浸渍法相比，共沉淀法制备的催化剂性能较好。适宜的逆水煤气变换反应条件为550~600 ℃，常压~0.5 MPa，氢碳体积比1~1.5，空速10 000~15 000 h^-1。在入口温度580 ℃，压力0.5 MPa，氢碳体积比1.5和气体空速6 000 h^-1的条件下，CO₂转化率达45%，CO选择性为90%。催化剂500 h稳定性良好，这主要是由于形成了稳定的Mn基尖晶石活性相。

为制备具有大比表面积和高金属分散度的复合催化剂，研究了水热沉淀法制备Ni-CaO/Al₂O₃复合催化剂的工艺条件，实验考察了制备反应温度、尿素溶液溶度和焙烧温度对复合催化剂比表面积和Ni金属分散度的影响。结果表明，反应温度150 ℃、尿素溶液浓度3 mol/L、焙烧温度500 ℃时得到的复合催化剂有最大的比表面积134.4 m²/g和最高的Ni金属分散度9.45%。将该条件下制备的复合催化剂应用于固定床反应吸附强化甲烷水蒸气重整过程制氢评价，在0.1 MPa，600 ℃，H₂O/CH₄物质的量比为4，体积空速340 h^-1条件下，得到氢气浓度为97.5%，甲烷转化率95.3%，均高于文献已报道水平。

为了解决柴油超深度加氢脱硫过程受热力学平衡限制问题，更好地发挥不同类型催化剂的优势，在中型实验装置上，采用固定压力等级和空速的实验方法，考察了加氢反应活性好的W-Mo-Ni型催化剂和烷基转移反应活性好的Mo-Co催化剂对原料的适应性以及不同级配方式的加氢脱硫、脱氮效果。系统总结了原料、反应条件等对催化剂类型及其级配方式的影响，并建立了能够比较全面反映原料性质、反应条件和催化反应路径等对柴油超深度加氢脱硫反应影响的综合性的动力学模型。动力学模型计算结果表明，采用W-Mo-Ni/Mo-Co级配催化剂体系能够合理利用加氢反应器内不同区域反应条件的差异，达到更好的反应效果，并得到了工业应用结果的支持。

以工业应用的HZSM-5为催化剂，在连续固定床反应器中考察了反应温度和甲醇分压对甲醇制丙烯反应产物的影响，发现当温度大于450 ℃时，随着温度的升高，甲醇的转化率都能达到99%以上，乙烯和丙烯的总选择性增加，低碳烷烃选择性增加，高碳产物选择性下降；随着甲醇分压降低，甲醇转化率下降，产物丙烯/乙烯质量比（P/E比）增加，丙烯在甲醇分压为33 kPa时达到最高值，而当分压极低时，催化剂快速失活。从转化率、丙烯选择性、P/E比以及低碳烯烃产物选择性等多方面综合考虑，甲醇转化制丙烯的反应温度优选470 ℃，并建议甲醇分压为33 kPa。

采用金属有机物化学气相沉积技术(MOCVD)将羰基钌升华至已浸渍KNO₃和Ba(NO₃)₂的高比表面石墨(HSAG)上，制备了一系列Ru/HSAG催化剂。采用X射线衍射、透射电镜（TEM）和N₂物理吸附等表征手段，考察了催化剂的物相和表面结构性质及氨合成催化活性。结果表明，以化学气相沉积技术制备的催化剂，能使钌均匀地分散于载体中，形成较小的钌粒子，从而得到高活性的氨合成催化剂。羰基钌的加热温度对升华速率有很大影响，但对沉积效果和催化活性没有明显影响，负载的羰基钌含量对催化剂活性有显著影响。羰基钌在130 ℃开始分解，并在175 ℃达到最大分解速率，因此合适的升华温度为110~130 ℃。催化剂的钌负载量（质量分数）从3.2%增至6.0%时，低反应温度（375 ℃）下，氨合成活性明显提高。在实验负载量范围内，TEM显示钌纳米粒子的粒径变化不大，基本保持在2 nm左右。

电石渣/氯化铵反应回收氨是利用工业固废的环境友好工艺。在间歇实验反应条件下，分别研究了反应时间、NH₄Cl/电石渣质量比、反应温度、反应压力及含水率对氨回收率的影响，研究结果表明：随着反应温度的增大，氨回收率呈现先不变后增大的趋势；随着含水率的增大，氨回收率呈现先增大后减小的趋势；随着反应真空度的增加，氨回收率呈增大的趋势。优化的工艺条件为：反应时间20 min，NH₄Cl/电石渣质量比1.2，反应温度80 ℃，真空度0.02 MPa，含水质量分数为60%，在此条件下氨的回收率可达到57.7%。研究结果还说明采用电石渣取代石灰乳是经济可行的方案，相比于现有纯碱工业中采用石灰乳进行氨回收利用的情况，含水率由74%降低到60%，氨回率由17%提高到57%。含水率的降低和反应阶段氨逸出率的提高有助于降低后续蒸氨工段的能耗，且对产物氯化钙的分离利用创造了有利条件。

为了制备具有工业化应用价值的1,1,1,2-四氟乙烷脱氟化氢制备三氟乙烯用催化剂，在固定床反应器上考察了催化剂制备条件如溶剂、沉淀温度、沉淀剂浓度对氟化铝基催化剂性能的影响。结果表明不同制备条件下得到的催化剂均为β-AlF₃。当乙醇为溶剂、室温沉淀、氢氟酸浓度为22.5 mol/L时，制得的AlF₃催化剂初始活性最高。在反应温度450 ℃，接触时间3.2 (g?s)/mL的条件下，1,1,1,2-四氟乙烷初始转化率达36%，三氟乙烯选择性为100%，运行8 h后催化剂活性保持在26%，选择性为100%。

底流口直径对旋流器的性能有着非常显著的影响。本研究采用体积法测量并计算了颗粒浓度和分离效率，在流化催化裂化（FCC）催化剂-水液固体系内考察了底流口直径对水力旋流器分离性能的影响。发现在入口浓度不同时，底流口直径对旋流器性能的影响规律不同。在低浓度体系（C_入≤10%）内，随着底流口直径的增加底流液浓度急剧减小，但溢流液浓度基本不变。在高浓度体系（C_入≥15%）内，随底流口直径的增加底流液浓度变化不大，但溢流液浓度显著降低。在本实验范围内，随着底流口直径的增加，分流比显著增加，分离效率明显增加，压降略有降低。

通过调节体系pH值，在不加外加交联剂的条件下仅依靠甲基丙烯酸3-三甲氧基硅丙酯（MPS）单体中硅氧烷基团的水解-缩合反应，将齐聚物自由基锚定在乳胶粒子和水界面上，合成了有机-无机杂化纳米胶囊。考察了体系pH值、MPS单体用量以及油相中单体含量对胶囊形态的影响。结果表明，强化硅氧烷基团的水解-缩合反应能够提高齐聚物自由基的锚定效果，有利于纳米胶囊形成。通过外加交联剂验证了界面聚合中交联剂锚定齐聚物自由基的重要作用。

光气（COCl₂）是一种重要的但又剧毒的化工中间体，其安全生产方法学研究具有重要的科学意义和工业价值。以FeCl₃为催化剂、以四氯化碳（CCl₄）与过氧化氢（H₂O₂）为反应原料，以微通道为反应器，以氨气和光气反应生成尿素为探针反应，实现了在微通道反应器内原位生产和利用光气。通过考察反应温度、H₂O₂浓度、FeCl₃浓度以及进料流速对光气收率的影响，确定了反应的最佳条件（温度55.0 ℃，CCl₄浓度0.104 mol/L，FeCl₃质量分数1.0 %，H₂O₂质量分数15.0%，总流率12.0 mL/min），在该条件下，光气的收率可达93%。本研究揭示了微通道反应器内原位合成和利用光气的可行性，为更多有机化合物的光气化提供了有益参考，而且该方法有望有效消除光气在存储、运输和使用过程中因泄露带来的潜在危险。