为开发CO₂旋转弧等离子体煤气化来制取合成气技术，实验考察了国内四种煤粉的煤粉挥发分含量、CO₂气量以及不同进料比下对于气化过程的影响。实验结果表明，气化结果与煤粉的挥发分含量有着明显的正相关关系，挥发分含量越高，越有利于煤粉气化，产品气中CO与H₂的体积含量可超过93.5%。随着CO₂气量的增加，CO含量增大，而H₂含量则随之减少，碳转化率最高可以达到86.1%。在不同的CO₂与煤粉进料比情况下，H₂含量随着反应器输入功率的增大会出现峰值。当进料比为18.7时，能量转化效率可以达到最高的71.6%。与普通煤气化过程相比，等离子体煤气化过程具有更高合成气含量以及碳转化率，是一种具有工业应用前景的煤炭清洁高效利用手段。

为制备高纯固体磷酸二氢铵（MAP）并降低过程能耗，本工作提出一种基于微反应器的新工艺——自热结晶法。通过对该过程中放热、汽化、通道内结晶等现象的研究，更清楚地认识了微反应器内自热结晶法制备MAP的过程规律，为微反应器的设计及最佳工艺的选择提供了基础参数与理论支持。在酸碱物质的量比为1:1，MAP预设质量浓度为33.2%～55.0%时，获得了约40%的结晶收率，且所得样品晶粒小、纯度较高。实验证明，该方法在有效降低能耗的同时保证了较高的产率，具有良好的工业应用价值。

使用四丁基铵（TBA⁺）模板剂和Beta分子筛作晶种协同导向合成ZSM-5/ZSM-11共生分子筛。Beta分子筛晶种的加入扩大了ZSM-5/ZSM-11分子筛的合成相区，抑制了丝光沸石杂相的生成。研究了合成条件对共生结构中ZSM-5、ZSM-11的含量及分子筛晶体形貌的影响，发现相同条件下晶种添加量越大、合成碱度越小、投料硅铝比越高，共生结构中ZSM-11的含量越高，分子筛的晶粒尺寸越小。用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、N₂物理吸附（BET）、²⁷Al魔角旋转固体核磁（MAS-NMR）、NH₃程序升温脱附（NH₃-TPD）等对样品进行表征，发现ZSM-5/ZSM-11共生分子筛具有高的结晶度、丰富的孔结构、优良的Al的配位状态和强酸性，是具有潜在应用价值的优良催化剂。

为实现N₂O一步氧化苯制备苯酚的工业化生产，基于自制的Fe-ZSM-5分子筛（粒度Æ1.5 mm×1 mm），在等温固定床积分反应器中，以单因素实验和正交实验[L₉(3⁴)]相结合的方式，系统考察了温度（375～475 ℃）、空速（2 500～10 500 h^-1）和苯与N₂O的物质的量比（6:1～14:1）等操作条件对N₂O一步氧化苯制苯酚反应过程规律及产物分布的影响。结果表明，实验所用Fe-ZSM-5分子筛对N₂O一步氧化苯制苯酚具有良好的催化活性和选择性；该反应过程存在催化剂起始活性高但失活速率快的特点，适宜操作条件域的选取对催化剂性能的发挥至关重要；基于正交实验分析最终确定的相对适宜工艺条件操作域为：温度425～450 ℃、空速4 500～5 500 h^-1和苯与N₂O的物质的量比8:1～10:1，在此条件下苯酚收率可达60%以上。

铑催化剂的使用量直接影响到羰基合成工艺的经济效益。本研究使用gPROMS软件对丙烯羰基化过程进行了过程模拟，在工况数据的基础上修正了反应动力学及催化剂的失活动力学参数，并做了催化剂失活情况下为期4年的长周期的动态过程建模。本模型根据当前工况在生产全周期中所处的位置、铑催化剂的价格以及催化剂的使用情况，对生产周期后续时间段进行了催化剂的增加策略优化、温度优化、出口气体CO浓度优化，全周期内整体的生产利润提高了2%。本研究对羰基合成工艺实际生产具有一定的指导意义，并为涉及到催化剂失活的其他工艺提供了参考。

为了提高烷基转移催化剂性能性，以不同骨架硅铝比的NaY分子筛为原料，利用“两交-水热-焙烧”后改性工艺得到了一系列USY分子筛。通过X射线衍射（XRD）、N₂-物理吸附、扫描电镜（SEM）、氨气程序升温脱附（NH₃-TPD）、吡啶吸附红外光谱（Py-IR）等表征手段研究了各USY分子筛的骨架硅铝比、孔结构特征以及酸性质，考察了各USY分子筛上苯与多乙苯烷基转移反应性能。结果表明：以骨架硅铝比为5.9的NaY分子筛为原料进行水热处理改性，有利于保持微孔结构且制得的USY分子筛比表面积和介孔量大、所含强B酸中心比例较高（B酸/L酸比为1.01），提高了活性位的可接近性及扩散能力，而且强B酸中心为苯与多乙苯烷基转移反应提供比较充足的活性位。在反应温度170 ℃、反应压力3 MPa、苯与多乙苯质量比2、质量空速为3.3 h^-1的实验条件下，二乙苯转化率和三乙苯转化率分别达到了67%和55%以上，乙苯选择性达到了99%以上。因此进一步调变NaY分子筛的合成工艺，合成具有较高骨架硅铝比的Y型分子筛可提高烷基转移催化剂的活性。

为了阐明超临界流体对甲醇合成反应的促进作用，在固定床反应器中实验考察了超临界正己烷中合成气制甲醇反应。结果表明：忽略催化剂内扩散阻力时，氮气中甲醇合成反应的反应器出口甲醇浓度低于平衡值，而超临界正己烷介质中甲醇合成反应的反应器出口甲醇浓度远高于平衡值。此外，建立了固定床反应器内超临界正己烷中甲醇合成反应的浓度分布模型，模拟考察了甲醇四缔合体的存在对反应结果的影响，发现由于甲醇分子间的氢键缔合大大降低了催化剂表面单体甲醇浓度，促进平衡向着甲醇合成反应方向进行，使得固定床出口甲醇浓度大于平衡值。

为研究分子筛催化甲醇与甲醛反应合成聚甲氧基二甲醚（PODEn）的反应过程特点，在均相实验装置中，考察了不同温度和不同原料配比下该反应的化学平衡特性和动力学特性。实验采用1stOpt软件中拟牛顿-全局优化算法计算出混合溶液中单体甲醛、甲醇和水的真实含量，进一步得到合成PODE_n的平衡常数。计算结果表明，实验条件下的混合溶液中单体甲醛摩尔分率数量级为10^-3 mol/mol，即溶液中单体甲醛含量极低。通过范特霍夫方程，合成PODE_n反应的反应焓分别为-34.24 kJ/mol（n = 2）、-27.12 kJ/mol（n ≥ 3），即合成PODE_n的反应为微放热反应。拟均相催化反应动力学模型能很好地反映PODE_n的生成过程，为工业上反应器的设计提供理论支持。

准确预测纳米颗粒流化床内聚团尺寸对研究纳米颗粒流化具有重要意义。鉴于目前文献中主要根据力平衡模型得出聚团尺寸平均值，然而聚团尺寸实际呈宽筛分分布，本工作从动态平衡角度，采用分子动理论中麦克斯韦气体速率分布律类比流化床内聚团速度分布，建立基于微观作用力的聚团解聚—重聚模型，并用以预测纳米颗粒流化床内聚团尺寸分布。通过比较聚团间结合力和分离力的相对大小，判断聚团结合和破碎；在分离力中，碰撞力起着至关重要的作用，且与聚团相对运动速度关系密切。预测结果显示，纳米颗粒流化床内聚团尺寸呈现卡方分布。将模型预测值和文献中的实验数据进行对比，包括TiO₂、Ni、SiO₂等颗粒的团聚尺寸，发现大部分偏差在20%以内。

气力输送弯管转向过程中磨损和固相滞留等问题较为严重。本研究设计了一种新型连接装置，对结构进行了优化设计以减少磨损，用扩容仓代替弯管，在底部增加增压风，并利用计算流体动力学（CFD）数值方法，采用k-?标准型湍流模型，分析进出口中心线上速度比（V_a/V₀）和总压变化，及两相流颗粒分布，模拟结果表明，采用新型输送装置，将主流转向提前至垂直管道下方，利用风膜隔开主流与壁面，减少了磨损和固体颗粒滞留；增压风和主流风速比3.4时，出口速度差值最小，形成的额外阻力最小，该比例下增压风综合效果最好。

为了开发出更加温和高效的EO氢甲酯化催化剂，用于合成3-羟基丙酸甲酯，在100 mL的反应釜中考察了不同催化体系下环氧乙烷的氢甲酯化反应。探讨了催化剂种类、配体、反应温度、催化剂用量、反应压力、溶剂、助剂等因素对反应的影响，得到了以MeOH作溶剂，摩尔分数2% Co₂(CO)₈作催化剂，摩尔分数3%胺基酚作配体的催化体系。在4.1 MPa和50～55 ℃下反应4 h得到的反应转化率与选择性分别为90.8%和91.0%，这是迄今最为温和条件的环氧乙烷氢甲酯化催化体系之一。

以秸秆为原料，微波干燥后经炭化、活化处理制备出一种新型多孔材料。以响应面法对多孔材料的制备工艺进行优化，并用扫描电镜、N₂-物理吸附（BET）分析和X射线衍射（XRD）等分析手段对产物的结构和性质进行了表征。结果表明，该多孔材料的最佳制备条件为活化反应温度707.40 ℃、炭化样品与KOH质量比1:3、活化反应时间17.20 min，在此条件下制备的材料具有较好的多孔性和较大比表面积，孔径集中在5.6～13 nm，比表面积达1 463.15 m²/g，是孔径较大的介孔材料。

选用响应面法和变温培养相结合的方法，优化了一种海洋黑曲霉生产耐盐性纤维素酶的液体发酵条件。首先通过单因素实验初步确定碳源、氮源、温度、表面活性剂、接种量、装液量以及初始pH；随后选择Plackett-Burman（PB）设计挑选出影响滤纸酶活（FPA）的主要成分：麸皮和吐温-80（Tween-80）；再通过爬坡实验，使麸皮和吐温-80浓度接近最大酶活区域；接着选择响应面分析快速有效地求得该菌株产耐盐性纤维素酶的最佳培养基配方；最后进行了变温培养实验确定适宜的稳定期培养温度。得到的优化发酵条件为：麸皮5.53%(w)，玉米浆0.5%(w)，磷酸二氢钾0.2%(w)，Tween-80 0.197%(w)，初始pH 5.0，接种量8%（mol），装液量40 mL，180 r/min，37 ℃培养2 d后继续28 ℃培养2 d。优化后的滤纸酶活为0.566 U/mL，与未优化时的酶活（0.283 U/mL）相比增加了94.5%。