采用管式反应器与间歇反应器串联的方式考察了2,4,6-三磺酸基间苯二酚（TSR）选择性硝化制备2-磺酸基-4,6-二硝基间苯二酚（DNRS）的过程。建立了三步串联硝化反应宏观动力学模型以及等温均相间歇反应器模型（BR），对实验数据进行优化拟合估计动力学参数；将获得的动力学参数应用于一维定态轴向扩散管式反应器模型（LM）中，并与实验值进行对比验证。结果表明，三步串联硝化反应的表观活化能分别为57.66，40.05，130.89 kJ/mol；轴向扩散降低了串联硝化反应中间产物的选择性及收率，目标产物DNRS的最大收率随着管式反应器管径的增加而减小。分析比较了LM模型与BR模型的计算结果，并对管式反应器的放大进行了模拟计算。研究结果可用于TSR硝化反应器的设计和过程的优化。

采用固定床反应器，以自制的V-W-Ti-Si/堇青石为催化剂，在消除内外扩散影响的基础上，考察了氨选择性催化还原反应（NH₃-SCR）过程，建立了幂指数型的脱硝反应动力学模型，并通过线性拟合确定了模型参数。结果表明，在自制的V-W-Ti-Si/堇青石催化剂上，NO，NH₃和O₂的反应级数分别为0.93，0，0.24，活化能为25.99 kJ/mol，模型拟合的相对误差在10%左右，可用于指导柴油机尾气脱硝催化剂反应过程研究与开发。

为加深对聚己二酰己二胺（尼龙66）缩聚过程的理解，指导尼龙66生产过程的优化和新工艺开发，本研究基于聚合反应特性以及反应器流体力学特征，耦合聚合反应动力学模型、水-聚合物体系的汽液平衡模型以及传质模型，建立了尼龙66连续缩聚过程管式反应器和后缩聚反应器的数学模型，实现了尼龙66连续聚合过程的模拟。聚合物分子量及水含量的模拟值符合工业生产数据，验证了模型的可靠性，模拟分析了聚合工艺参数对聚合物分子量及水含量的影响，结果表明减少醋酸含量、提高反应器温度、降低管式反应器和后缩聚反应器压力均有利于快速提升聚合物分子量。较优的工艺条件为后缩聚器温度280～285 ℃，卧管式反应器压力1.600～1.750 MPa。建立的模型准确性好，可用于考察工艺参数的影响，指导工业应用。

为了强化釜式氢化锂（LiH）合成反应器，采用计算流体力学（CFD）方法模拟了该坩埚反应器在静态操作、机械搅拌和气体鼓泡三种情况下的物质传递、化学反应和流体运动规律。模拟结果表明：自然对流对反应有较大的促进作用，其使LiH脱离反应界面，保证界面处“新鲜”金属Li与氢气的有效接触；另外，自然对流也促使反应器内物料良好混合；机械搅拌虽提高了反应物料的混合状况，但并不显著增加反应界面，过程强化程度有限；气体鼓泡可大幅度增加气液接触面积，反应时间大幅度缩减，是一种优选的LiH合成反应器构型。

羰基合成反应一般采用射流鼓泡反应器，该类反应器气液混合的方式采用射流而非机械搅拌，其主要优点是结构简单、制作简便、维护费用低。研究该类型反应器的传质系数对于其设计、优化及放大操作均具有重要意义。本研究采用缩颈式圆形喷嘴，以动态溶氧法对射流鼓泡反应器内的液相体积传质系数进行测定，考察了表观气速、射流雷诺数对液相体积传质系数的影响。研究发现，随气速增大液相体积传质系数的变化规律为先增大而后保持不变。维持表观气速不变，随雷诺数增加液相体积传质系数增大，但当表观气速小于0.0012 m/s时，雷诺数对传质改善较小。建立了液相体积传质系数的经验关联式，当气体输入功率占总功率56%时，液相体积传质系数最大，气体鼓泡和液体射流的协同作用最强。

为了提高气液撞击流反应器（G-LISR）的混合性能，找到合适气相入口速度的操作参数，采用ANSYS Workbench 中的Geometry模块，基于欧拉-拉格朗日法建立G-LISR气液两相流动数学模型。在加速管对置距离为400 mm，液相入口速度为5 m/s，三种不同的气相入口速度（10，15，20 m/s）条件下，用数值模拟软件Fluent分析模拟出了不同气相入口流速下反应器内流场的分布特征。模拟结果表明：随着气相入口初始流速的增大，反应器内湍流强度有所增加，在压力波动最为剧烈的撞击面中心点处，压力急剧增大。增大气相初始流速，将降低反应器中的液滴的浓度分布，减少了液相在反应器中的停留时间。从能量损耗和气液两相在反应器中的混合效果来看，气相初始流速不宜过大，10 m/s 为较佳。

采用硅藻土作载体，聚乙烯亚胺和戊二醛作交联剂来固定化E. coli BL21(DE3)/pCDFDuet-gdh-cr共表达菌株，以此来催化6-氰基-(5R)-羟基-3-羰基己酸叔丁酯[(5R)-1]合成6-氰基-(3R,5R)-二羟基己酸叔丁酯[(3R,5R)-2]，考察了硅藻土-聚乙烯亚胺-戊二醛固定化细胞的催化性能，进一步优化了固定化细胞催化合成(3R,5R)-2工艺。结果表明：在固定化细胞用量100 g/L、葡萄糖与底物质量浓度比为1:1、转化温度30℃、pH 7.0、流速12 mL/min、100 g/L的(5R)-1转化完全的条件下，填充床式反应器可以连续反应五个批次，转化570 g/L的(5R)-1，较搅拌式反应器提高了107.3%，较游离细胞间歇催化操作提高了185%。

为开发高选择性和稳定性的异丁醇合成催化剂，选用了不同的沉淀剂，通过共沉淀法制备了系列ZnCr基氧化物催化剂。采用N₂吸附-脱附、X射线衍射（XRD）、程序升温还原（H₂-TPR）等手段对催化剂织构参数、体相结构、还原性能等进行表征，并研究了其CO加氢制异丁醇的催化性能。表征数据表明：使用碱性较弱的沉淀剂时，制得的催化剂比表面积较大，ZnO和Cr₂O₃形成非计量比尖晶石Zn_xCr_2/3(1-x)O结构，且颗粒分散度较好，被还原能力较强。使用强碱性沉淀剂时，制得的催化剂比表面积较小，出现相分离现象，且被还原能力较差。研究结果表明，使用(NH₄)₂CO₃沉淀剂制备的ZnCr催化剂表现出了最佳的催化性能。该催化剂在390 ℃，10 000 h^-1，12 MPa时，CO单程转化率可达15.3%，醇选择性90.3%，异丁醇选择性33.5%。

针对目前工业上现有对乙酰氨基苯酚（APAP）合成工艺存在的问题，探索了乙酸和锌盐混合溶液中以硝基苯为原料一锅法直接合成APAP新工艺，对对氨基苯酚（PAP）的酰化反应以及酰化与加氢反应的耦合过程进行了研究和分析。结果表明：乙酸和锌盐在促进苯基羟胺重排生成PAP上具有明显的协同促进作用，可明显提高加氢反应中生成PAP的选择性，选择性最高达到了76.8%。加氢反应过程中，硫酸锌对乙酸和PAP的酰化反应具有明显的抑制作用，而乙酸锌的影响则明显要小。乙酸锌浓度为170 mmol/L时，乙酸对PAP酰化反应转化率可以达到50%以上。采用加氢反应结束后降温再利用乙酸酐酰化的方法可使生成的PAP完全转化为APAP，APAP最高收率超过70%。

以不同晶型的TiO₂为载体采用化学还原浸渍法制备了三种Ru/TiO₂催化剂，并利用X射线衍射（XRD）、N₂吸附-脱附、透射电镜（TEM）、NH₃程序升温脱附（NH₃-TPD）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）等表征手段研究了催化剂的物理化学性质，考察了其在苯选择性加氢反应中的催化性能。结果表明：苯选择性加氢活性与Ru/TiO₂催化剂的Ru粒子分散度有关，Ru粒子分散度越高，催化活性越高；而环己烯选择性与Ru/TiO₂催化剂的酸量呈负相关，Ru/TiO₂-P催化剂的酸量最低，对环己烯的吸附量最低，在相同转化率下苯加氢生成环己烯的选择性最高。动力学分析表明，苯加氢生成环己烯的反应速率常数（k₁）与环己烯加氢生成环己烷的反应速率常数（k₂）的比值与环己烯收率呈近似正相关。

随着C₁₀⁺重芳烃的产量大幅上升，对C₁₀⁺重芳烃的有效转化利用技术需求日益迫切，开发了一种将加氢饱和C₁₀⁺重芳烃转化为轻质芳烃的高效轻质化催化剂及工艺。采用气相色谱和全二维色谱对加氢饱和C₁₀⁺重芳烃进行了组分分析，研究了反应温度、氢气压力、质量空速、氢油比等工艺条件对轻质化的转化率和选择性等结果的影响，以及催化剂的长周期稳定性和再生性能。在考评温度380 ℃，氢气压力5.0 MPa，液体质量空速1.5 h^-1，氢油体积比1 000的条件下，C₁₀⁺的转化率达到75%以上，轻质芳烃，包括苯、甲苯、二甲苯、C₉和C₁₀的选择性65%左右，得到的轻质化产品中，苯、甲苯和二甲苯（BTX）的占比达到75%以上，苯产品纯度大于98%，二甲苯纯度大于99.2%。研究表明，所用的轻质化催化剂具有良好的长周期稳定性，在300 h的连续反应中，C₁₀⁺的转化率和轻质芳烃，包括BTX，C₉和C₁₀的选择性保持稳定。长周期运行后失活的催化剂经过简单的焙烧可以再生，再生催化剂的活性与新鲜催化剂的活性相当。将加氢饱和和轻质化技术进行耦合，从C₁₀⁺重芳烃生产轻质芳烃，能够极大地提高C₁₀⁺重芳烃的利用价值，具有很好的技术可行性和工业应用前景。

为了解决芳烃工业面临的白土固废压力，并进一步降低现有脱烯烃技术的催化剂再生工作强度，采用改性超稳化Y型分子筛HUSY-2制备了DOT-200重整油脱烯烃催化剂（DOT-200催化剂），并用X射线衍射、NH₃程序升温脱附、扫描电镜/透射电镜以及氮气物理吸附等方法进行表征，分别在实验室和工业装置上考察了DOT-200催化剂的反应行为和性能。结果表明：DOT-200催化剂强酸中心量较少，二次孔结构更丰富，比表面积和孔容、孔径较大。单程寿命是DOT-100催化剂的1.5倍，二者再生效果相当，在150 ℃条件下基本无导致二甲苯损失和甲苯增加的副反应。在原料平均溴指数800 mg-Br/100 g左右、质量空速1.7～1.8 h^-1的情况下，可在工业装置上连续运行9个月，甲苯增量0.10%～0.14%，二甲苯无明显损失，吸附进料溴指数始终低于20 mg-Br/100 g。DOT-200催化剂综合性能良好。

研究了γ-十一内酯合成过程中包含可逆的主反应和丙烯酸聚合副反应的宏观动力学，为提高反应选择性提供了动力学依据。实验在连续操作的釜式反应器中进行，考察不同温度、不同进料流量条件下反应速率，利用实验数据对模型进行参数拟合，得到主反应和副反应动力学参数，经统计检验和残差分析表明，所建立的动力学模型可靠，可用于宏观描述该反应。研究结果证明：提高反应温度，降低丙烯酸浓度有利于提高主反应选择性、提高γ-十一内酯收率。

为控制还原后三氯氢硅中杂质含量，采用Aspen Plus模拟软件对还原后三氯氢硅提纯塔进行模拟计算，考察了提纯塔的进料量、回流量和采出量对还原后三氯氢硅中硼、磷杂质的影响，并结合实际生产探索还原后三氯氢硅中碳和金属杂质的控制措施。结果表明：降低提纯塔进料量，提高提纯塔回流量和采出量能有效降低还原后三氯氢硅中硼、磷杂质含量。对还原炉钟罩、基盘和备品备件进行合理的维护和选用，能有效控制氢还原后三氯氢硅中碳和金属杂质含量。