为了拓宽乙烯裂解原料并合理利用甲醇制丙烯（MTP）副产汽油资源，分析了Lurgi MTP工艺副产汽油馏分的组成；并在小型固定床实验装置上研究了IBP~99 ℃轻组分在ZSM-5分子筛上催化裂解制低碳烯性能。结果表明，MTP汽油组成呈现芳烃含量高，正构烷烃含量低的特点，主要碳数分布为C₆-C₉。芳烃组以二甲苯为主，含量达到22.89%，其次为三甲苯，尤其1,2,4-三甲苯（1,2,4-TMB），含量达到8.07%，与传统汽油组成差异较大，但可分级利用。在600 ℃下时，轻组分裂解产物中丙烯产率最高达到30.59 %，比乙烯产率高5.82%；而在625 ℃下，产物中乙烯产率最高达31.5%，比丙烯产率高6.13%，双烯产率最高达56.87%。由此可见，MTP汽油中轻组分是较好的催化裂解生产低碳烯烃的原料。

采用悬浮聚合方法合成制备了以碳纳米管或石墨烯复合的强碱性离子交换树脂催化剂，表征发现纳米碳材料可以有效分散于复合型树脂的聚合物基体中，并且由于复合型树脂内添加的纳米碳材料与聚合物碳骨架之间存在较强的空间限制作用，复合树脂的热稳定性和抗溶胀性能均有一定提高，发生热分解起始温度提升近15 ℃，交换容量提高5倍以上。在小型固定床反应器中对合成的树脂催化剂进行一系列环氧乙烷催化水合反应性能的考评，对比结果发现，进料的水与环氧乙烷物质的量比为10的条件下，石墨烯复合型树脂催化剂的催化活性、选择性及稳定性最好，环氧乙烷转化率大于98%，稳定运行300 h保持乙二醇产品收率在95%以上。

为实现苯一步羟基化直接合成苯酚的绿色工艺路线，基于高温热分解法制备了Fe₃O₄/碳纳米管(CNTs)复合催化剂应用于H₂O₂为氧化剂的苯羟基化制苯酚反应。采用单因素法考察了H₂O₂及催化剂用量对反应的影响，并评估了催化剂的重复使用性能。采用X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、傅里叶红外光谱（FTIR）和振动样品磁强计（VSM）对催化剂的微观结构、磁性能进行了研究和分析。结果表明，负载于CNTs表面上的Fe₃O₄粒子是H₂O₂为氧化剂的苯羟基化制苯酚反应的主要活性组分；在Fe₃O₄/CNTs用量30 mg，H₂O₂ 1.5 mL的条件下，反应90 min时苯转化率为26%，苯酚选择性为91%。

为使HZSM-5具有较高的甲苯歧化催化活性，提高对二甲苯的选择性以及催化剂的抗积炭稳定性，采用钛酸四丁酯、正硅酸乙酯和亚磷酸二乙酯对HZSM-5催化剂进行化学气相沉积改性。分别采用红外光谱和吡啶程序升温脱附（TPD）表征了改性前后催化剂表面酸中心性质。实验结果表明，HZSM-5沸石气相化学沉积覆Ti、Si和P的氧化物后，表面酸中心类型和弱酸中心密度没有改变，强酸中心密度有所下降，其中化学气相覆P 的HZSM-5酸中心强度明显增强。改性后的HZSM-5沸石用于甲苯歧化反应催化剂时，经过气相化学沉积覆Si和P的HZSM-5催化剂不仅能提高甲苯歧化催化活性，而且能够大幅度提高催化剂的抗积炭能力。

采用蒸汽相转化和晶种二次生长法，在大孔氧化铝载体上制备不对称NaA分子筛膜层。制备过程包括蒸汽相转化法在载体表面制备底层多孔NaA分子筛膜，再采用晶种二次生长法制备上层致密分子筛膜层。考察了凝胶Na₂O/Al₂O₃比、凝胶前处理时间、凝胶水量以及蒸汽相转化时间对于蒸汽相转化法制备多孔NaA分子筛膜性能的影响，得到的优化条件为：凝胶组成为7.5Na₂O:2SiO₂:Al₂O₃:150H₂O，前处理条件为50 ℃水浴加热5 h。在多孔NaA分子筛膜的表面涂覆120 nm晶种，二次生长制备得到下层带有孔洞上层致密的NaA分子筛膜。膜层的性能通过扫描电镜分析以及在质量分数为90%乙醇水溶液75 ℃条件下的渗透汽化表征，其通量为3.43 kg/(m²·h)，分离因子为3 685。

为开发气-气快速喷射混合器，在Fluent软件平台上，采用k-ε湍流模型模拟研究了乙苯脱氢装置中快速喷射混合器混合效果随混合器结构尺寸和操作条件变化的规律，并用混合指数来表征流体的混合效果。模拟发现，喷嘴喷射速度、喷嘴直管段长度、喷嘴个数和工业负荷变化对气-气快速喷射混合器的混合效果有重要影响。当喷嘴喷射速度为142 m/s、喷嘴直管段长度为40 mm、喷嘴个数为6个时，气-气快速喷射混合器的混合效果最佳、混合压降较小。其模拟研究方法对气-气快速喷射混合器的工程开发有重要的指导意义。

针对甲醇制丙烯（MTP）体系反应快，内扩散影响显著的特点，考察了催化剂颗粒大小对反应的影响，提出了床层-颗粒双尺度耦合模型。模型同时考虑了床层及颗粒内的流动、热量和物质传递、以及化学反应在不同尺度上的物理化学过程，较好反映了整个反应器床层不同位置处催化剂粒径对反应结果的影响规律。模拟结果表明，反应器的进料端甲醇浓度高，反应速率快，适合选用小尺寸催化剂颗粒，以减少内扩散的限制；而在反应器床层的中后段，大颗粒催化剂对提高丙烯的选择性更有利。据此提出了MTP反应器不同尺寸颗粒的催化剂组合填充方式。

为了阐明压力对煤焦水蒸气气化反应的影响规律，在加压固定床微分反应器上研究了三种不同煤阶的中国煤焦水蒸气加压（达到2.0 MPa）气化反应动力学。详细讨论了n级速率方程应用于不同压力范围的情况，提出了一个简单实用的经验速率方程，并得出了压力对煤焦水蒸气气化反应动力学参数的影响规律。结果表明，只包含水蒸气分压项的传统的n级速率方程不适合总压变化的情况。新提出的简单实用的加压煤焦气化速率方程引入水蒸气摩尔分数、总压和温度三个变量，能较好地反映总压对煤焦气化速率的影响规律。即水蒸气摩尔分数对气化速率的影响明显大于总压对气化速率的影响。对于HLH煤焦，水蒸气摩尔分数的指数随总压增大几乎不变，而对于SM煤焦和JC煤焦，水蒸气摩尔分数的指数随总压增大有增大的趋势。

采用数值计算方法，基于流体体积模型（VOF）分别对5.07，10.13，17.22 MPa高压环境下垂直管内水蒸汽-水搅混流进行数值模拟，研究了环境压力、汽速和液速对汽液搅混流界面波临界振幅、形成周期和相界面稳定性的影响。采用通过实验结果验证的数学模型进行了模拟计算，结果显示，伴随压力的增大，汽液相界面的稳定性得到显著提高，界面波的形成周期也随之延长。界面波临界振幅随环境压力的增大而增大，液速的降低或汽速的提高有利于降低界面波临界振幅，但是环境压力越大，这种影响越小。根据汽液两相流动特性，分析认为出现以上现象是由于汽液物性的不同所导致的。

为实现丙烯酸与异丁烯酯化合成丙烯酸叔丁酯的工业化，在间歇釜式反应器内，研究了磺酸改性SBA-15介孔分子筛催化丙烯酸与异丁烯加成酯化合成丙烯酸叔丁酯的本征反应动力学。结果表明，在搅拌转速大于400 r/min，催化剂粒径为0.15~0.18 mm，可消除内、外扩散影响。测定了酸烯酯化合成丙烯酸叔丁酯的本征反应动力学数据，建立了幂级数反应动力学方程，采用非线性最小二乘法拟合得到模型参数，得到酯化反应的正逆反应活化能分别为33.8和61.7 kJ/mol，异丁烯二聚反应的正逆反应活化能分别为42.7和91.6kJ/mol，实验测定值与模型计算值吻合较好。

为了探究反应条件对聚甲氧基二甲醚合成的影响，采用对甲基苯磺酸改性的强酸性阳离子交换树脂为催化剂，在固定床反应器中考察了甲缩醛和三聚甲醛合成聚甲氧基二甲醚的催化活性并研究了反应速率方程。结果表明，该催化剂具有较好的催化活性，三聚甲醛的转化率达到95%以上。根据连串反应机理，建立了幂函数反应速率方程，采用四阶龙格库塔方法对反应速率方程进行计算，使用粒子群算法（Particle Swarm Optimization）对反应速率方程参数进行了拟合回归。结果表明，该反应速率方程能较好地反映甲缩醛和三聚甲醛的转化率以及产物分布，为反应器模拟以及放大生产提供了基础数据。

以钯金属催化剂催化氯代硝基苯加氢制备氯代苯胺的工艺具有催化活性高、催化剂可回收套用、绿色环保等优点，然而该类催化剂在催化过程中经常发生脱氯氢解生成副产物，影响产品品质，因此寻找合适的方法抑制脱氯副反应成为了目前该类反应研究的热点问题。本文阐述了钯金属催化剂的多种改性方法，重点介绍了钯金属纳米颗粒的制备，合适载体的选择，以及水溶性钯金属催化剂的制备等改性途径，通过钯金属催化剂的改性可以提高其催化氯代硝基苯加氢反应中反应物的转化率与目标产物的选择性。目前钯金属负载型催化剂已经成为工业抑制脱氯副反应的主要方法，其中高分子聚合-钯络合催化剂效果最优。

为了研究碳四烯烃催化裂解的宏观反应规律，对该反应体系在不同温度下的反应情况进行了详细研究，归纳出了不同温度下各种反应发生的规律。按照不同温度下的主导反应及其发生的程度，将碳四烯烃的反应情况划分为三个区域：300~400 ℃聚合反应程度大于裂解反应，而且会发生裂解小分子产物的二次聚合；400 ℃时聚合和裂解反应的程度相当，没有二次聚合反应发生；400~650 ℃时裂解程度加大，裂解反应大于聚合反应，裂解产生的大分子产物会发生二次裂解。因此，高温更有利于裂解，在降低自由基反应发生的情况下，将会使裂解反应的效率大大提高。

为解决4-乙酰氨基环己酮传统合成工艺大量铬废渣及酸性废液排放的问题，研究了反-4-乙酰氨基环己醇催化氧化脱氢制备4-乙酰氨基环己酮的绿色化新工艺。探讨了反-4-乙酰氨基环己醇在液-固相反应体系中以30% H₂O₂（质量分数）为氧化剂，催化氧化脱氢生成4-乙酰氨基环己酮的反应规律。实验结果表明，WO₃是实现这一反应的主要催化活性组分，二氧化硅是较好的载体；以25%WO₃/SiO₂（质量分数）为催化剂，氧化剂和原料物质的量之比为5.1，90 ℃反应4 h时，目标产物4-乙酰氨基环己酮的得率可达96%左右。此工艺过程较传统的铬酸氧化法对环境友好，但实验过程发现活性组分WO₃在催化剂重复使用过程中易于流失，催化剂重复使用性能尚有待于改进。