为保证管间换热介质的均匀流动，利用计算流体力学（CFD）软件Fluent对丙烯氧化制备丙烯醛列管式固定床反应器的管间流动和传热进行了研究。通过比较CFD模拟结果与Bell-Delaware法计算结果，确认了CFD模拟的可靠性。考虑盘环型错流列管式反应器为中心轴对称的结构，采用中心角为15 °的片状模型，模拟考察了不同管板环隙对管外冷却介质温度分布和流动压降的影响，结果表明，在反应器的第三块折流板缺口区域附近以及离开折流板一定高度的带状区域存在相对高温区，其位置和形状随管板环隙有明显的变化；管板环隙大小会直接影响管间的总压降和温度分布状况；综合考虑径向温差和总压降，得到了对于不同直径反应器的最优环隙尺寸。模拟结果为设计管间均匀流动的列管式固定床反应器提供了依据。

为了考察反应器中物料的流动模式，为反应器优化提供参考，利用粒子图像测速技术（PIV）对注液气固流化床内颗粒运动的湍流场进行了测量。统计了颗粒在边壁区和中心区的运动速度，并利用本征正交分解方法（POD）对获得流场进行处理，提取场内相干结构并分析注液对湍流场造成的影响。运动速度统计结果表明，注入少量液体时颗粒运动变得更加剧烈，由于侧壁影响，颗粒在边壁区速度波动较中心区更大。POD分解得到的空间模态图表明，流场中大尺度相干结构主要出现在边壁区，相干结构呈波纹状并随液体的逐渐加入向小尺度结构发展。所以，少量液体的注入增加了流化床内颗粒运动，对于提高反应器效率有利。

针对利用固体酸催化剂制备生物柴油反应釜内固液混合均匀性问题，选择了具有不同叶轮组合的双层搅拌桨：上层叶轮为A200下层叶轮为A100（A1）和上层叶轮为A100下层叶轮为A200（A2）。基于计算流体力学（CFD）方法，采用Mixture多相流模型对固体酸粒子在反应釜内固液悬浮特性进行数值模拟，获得两种桨结构反应釜内固体酸粒子完全离底的临界悬浮转速，并考察不同工况对反应釜内固体酸粒子速度、浓度分布及均匀性影响。结果表明：相同粒径条件下，A1反应釜中粒子的临界悬浮转速小于A2反应釜；提高搅拌转速、减小粒子粒径有利于提高固体酸粒子运动速度，体积分数对固体酸粒子速度的影响较小；当搅拌转速、粒子粒径和体积分数分别为980 r/min、0.3 mm、0.75%时，A1反应釜内固体酸粒子浓度分布的标准偏差较A2而言，下降了4.25%、4.25%、2.58%，说明搅拌桨A1对釜内固体酸粒子分布的均匀性优于搅拌桨A2。

为了考察聚丙烯环管反应器中的非均匀流动结构对该装置平稳运行的影响，对含有带连接的聚丙烯环管反应器的流动特性进行计算流体力学（CFD）模拟，并与不含带连接的环管反应器进行对比。模拟发现：带连接对进口管的影响大于出口管，带连接使得进口管的非均匀度急剧增大，但仅使得出口管带连接附近区域的非均匀度出现波动。进一步分析发现，带连接对环管内液固两相的作用机制为进口管处的分流作用和出口管处的集流作用。这一作用使得进口管带连接附近的液固两相从均匀分布变为边壁稀、中心浓的分布，而出口管带连接附近的液固两相分布从边壁浓、中心稀的结构转变为边壁稀、中心浓的结构。研究结果可为聚丙烯环管反应器的优化设计提供指导。

为了提高亚磷酸二异丙酯的反应收率以及安全性，以三氯化磷和异丙醇为原料，研究了在金属微通道反应器中酯化合成亚磷酸二异丙酯的连续流工艺。考察了脱酸条件、溶剂、物料配比、反应停留时间、反应温度等因素对反应收率的影响。最佳工艺结果表明，在反应总体积为130 mL，异丙醇与三氯化磷的物质的量比为3.7:1，反应温度为20 ℃，反应停留时间5 min的条件下，亚磷酸二异丙酯的收率可达91%。与传统生产工艺相比，金属微通道反应工艺提高了亚磷酸二异丙酯的收率，降低了操作成本，提高了生产稳定性以及安全性。

聚丙烯环管反应器中颗粒的非均匀流动现象是引发轴流泵功率波动的重要原因。基于CFD非稳态模拟，研究了环管反应器管内液固两相流体在时间尺度上的非均匀流动特性，并对比了颗粒粒径对非均匀流动的影响。模拟发现，颗粒粒径越大，环管出口处颗粒浓度及非均匀度的波动幅度和波动频率越大，越不利于轴流泵的稳定操作。此外，液固两相流体在经过环管反应器的弯头后，颗粒团聚物等结构会导致固相体积分数出现新的周期行为（脉动频率约为10 Hz），这使得流场的湍动程度加剧、颗粒-颗粒及颗粒-壁面间的摩擦碰撞加剧以及能量耗散加快。

针对蒽醌法生产工艺中广泛使用的γ-Al2O3对蒽醌降解物再生效率低的不足，以γ-Al2O3为载体，采用浸渍法制备了不同CaO负载量的CaO/γ-Al2O3催化剂，考察了CaO含量对乙基蒽醌工作液再生的影响，筛选出最佳的CaO负载量为3.0%（3.0CaO/γ-Al2O3）。在此基础上，进一步制备了CaO和MnO2双修饰的催化剂，考察了MnO2负载量对3.0CaO/γ-Al2O3催化乙基蒽醌工作液再生的影响，表明MnO2负载量为0.5%的催化剂（3.0CaO0.5MnO2/γ-Al2O3）性能较好。采用X射线荧光光谱、氮气低温物理吸附和X射线粉末衍射等表征手段对三个代表性催化剂的物理化学性质进行了研究。结果表明，与γ-Al2O3和3.0CaO/γ-Al2O3相比，双修饰的3.0CaO0.5MnO2/γ-Al2O3催化剂不仅明显促进了工作液中四氢-2-乙基羟基蒽酮（OXOH4eAQ）和四氢-2-乙基蒽醌环氧化物（EPOXH4eAQ）的再生，而且加速了四氢-2-乙基蒽醌（H4eAQ）向2-乙基蒽醌（eAQ）的转化。经优化得到的3.0CaO0.5MnO2/γ-Al2O3具有一定的工业应用前景。

采用钛硅分子筛催化苯甲醛氨肟化合成路线绿色高效，但苯甲醛性质活泼极易发生缩合和氧化等副反应，苯甲醛肟选择性较差。本工作研究了苯甲醛氨肟化反应网络和不同钛物种的催化性能，具有良好扩散性能的空心钛硅分子筛HTS展示出更好的催化性能，且其中孤立骨架四配位钛是氨肟化主反应的催化活性中心。为提高苯甲醛肟选择性，系统考察了催化剂用量、氨水/苯甲醛物质的量比、双氧水/苯甲醛物质的量比、双氧水加料方式以及反应温度等参数对苯甲醛氨肟化反应性能的影响。在优化的反应条件下，苯甲醛转化率和苯甲醛肟选择性可分别达到99.9%和95.8%。同时，HTS分子筛具有较好的稳定性。

为了开发活性高、调控灵活性好的乙烯齐聚非茂后过渡金属催化剂，以具有共轭二烯结构的二碘化合物为原料，合成了具有多元环结构特性的新型后过渡金属催化剂，并与甲基铝氧烷（MAO）共同作用下，催化乙烯发生齐聚反应。利用核磁、红外等分析手段确定了配体及催化剂的结构。研究了反应压力、反应温度、铝镍比对催化活性的影响。研究结果表明，随着反应压力的升高，催化活性明显提高，但副产聚合物的产量也随之增加；合成催化剂的催化活性随反应温度的升高而升高，直到聚合温度超过30 ℃后催化活性持续下降；以MAO为助催化剂，当铝镍比为500时，催化活性达到最高，其中Cat-3的催化活性可以达到8×105 g/(mol-Cat·h)。聚合产物中除了部分聚合物之外，液相产品以C4-C24烯烃为主。

为了研究煤直接液化柴油加氢脱芳烃反应规律，采用贵金属加氢催化剂在30 mL连续加氢实验装置上对煤直接液化柴油进行了深度加氢实验，考察了不同反应压力6～12 MPa，反应温度80～240 ℃，体积空速0.4～1.2 h-1条件下煤直接液化柴油芳烃饱和行为。研究表明，在合适的加氢条件下产品油中芳烃质量分数可以降低到0.01%以下。将外扩散传质过程与芳烃加氢反应过程相结合，通过动力学方程推导建立了直接液化柴油芳烃加氢反应动力学模型方程。模型预测结果表明，随着流体空塔流速提高，外扩散有效因子先增大然后趋于1，芳烃转化率呈先增大后趋于不变；反应温度越高，消除外扩散影响所需的流体空塔流速越大。可通过模型预测得到，在消除外扩散影响下，保证直接液化柴油馏分油加氢后芳烃含量低于0.01%所需的反应温度和体积空速。

为了研究低温低压下流化床反应器中生物合成气催化制取甲烷过程，制备了Ni基甲烷化催化剂，对其进行表面形态分析，并考察了该催化剂催化合成气制备甲烷反应中操作条件对甲烷化过程的影响。实验结果表明，在低温低压的条件下，合成气甲烷化过程受到操作参数（反应温度、压力、空速和氢碳比等）的影响较大。较高的反应压力和氢碳比有利于甲烷的生成，反应温度存在最佳值，空速则有一折中值。根据实验结果，考虑到温度对甲烷生成的影响，引入了基于甲烷化反应温度的修正系数，建立了低温低压下合成气制备甲烷的宏观动力学模型。实验数据与模拟数据比较符合，验证了所建宏观动力学模型的正确性，从而为准确描述低温低压下合成气催化制取甲烷的过程奠定基础。

为了提高均四甲苯氧化制均苯四甲酸二酐（PMDA）的收率，对均四甲苯气相氧化制PMDA反应体系的热力学和宏观动力学进行了研究。通过热力学分析得到氧化过程主副反应的反应焓变、反应吉布斯自由能与温度的关系式，提出了PDMA可能的平行-串联新反应网络，并建立了相应的均四甲苯氧化反应的幂函数宏观动力学方程。热力学和动力学的研究结果为工业生产PMDA合理确定均四甲苯与氧的配比、停留时间、反应温度等工艺参数提供了理论指导。

为了开发出丁辛醇合成催化剂配体三苯基膦的替代品，合成了四种双膦配体，并结合分子模拟对四种配体进行了催化性能的实验考评，优选出了催化性能优良的双膦配体2,2’-二(二苯基膦亚甲基)-1,1’-联苯（BISBI）。将优选出的BISBI应用于丙烯氢甲酰化反应的工艺优化及300 h连续化考核实验，优选的反应条件为：反应温度110～111 ℃，反应压力1.2～1.3×106 Pa，催化剂铑浓度0.15 mg/g，配体与金属的物质的量比（P/Rh）2.5，在此条件下反应速度为3.3 mol/(L·h)，产品正异比33。300 h连续化考核实验结果表明，丙烯单釜单程利用率77.37%，反应速度保持在2.6～3.0 mol/(L·h)，产品正异比达到31.4。结果表明，分子模拟可有效辅助配体设计开发，铑/BISBI催化体系在丙烯氢甲酰化反应中具有较好的工业化应用前景。