微反应器作为一种连续流反应器，已广泛应用于各类有机合成反应过程，但是由于微尺度限制了流动通量，其大规模工业应用仍有诸多困难。本研究通过在流体通道中内置三维螺旋构件的思路设计出一种高通量连续流微反应器。介绍了该反应器的几何构型与功能特点，并采用计算流体力学模拟基本单元的对流传热过程。结果表明：流体在内构件的作用下产生大量二次流，显著强化了传热过程，流动径向上温度近乎均一。雷诺数、普朗特数与几何结构对传热过程影响显著，通过数值拟合得到努塞尔数与摩擦系数的计算关联式。

针对聚合物在双螺杆挤出机中的流动及混合问题，通过有限元软件Polyflow对双螺杆挤出机中聚合物和终止剂的流动及混合特性进行数值模拟，获得了双螺杆挤出机内的压力分布、流体流动情况以及高黏聚合物和终止剂的混合过程。模拟结果表明：压力沿着挤出方向阶跃式升高，反向螺杆元件前产生高压区，随后压力突然下降；在径向截面处的剪切速率由大到小依次是螺棱＞筒壁＞螺杆表面。根据混合指数分布发现：在物料双螺杆挤出机的筒壁处主要承受剪切作用，而双螺杆表面和筒壁表面之间的部分，物料同时承受着剪切和拉伸作用。采用混合效率（α）表征终止剂加入挤出机内之后的混合程度，结果为α先快速升高，后升高的速率减慢，在0.9 m之后保持稳定。

化学反应动力学模型能为工业反应器选型、设计、控制和优化提供重要指导。通常建立动力学模型时实验与计算工作量大、误差大，特别是高压、高温、真空或固相反应等苛刻条件下操作时取样难度高、误差大，导致模型精度低。本文以串联反应为对象，首次提出用均匀实验设计方法配置实验点，仅通过6组实验数据便获得了全部模型参数，参数估计值与真值相对误差最大为4.35%。利用统计学方法验证了模型的准确性、可靠性和显著性。不同随机误差标准差（0.001，0.01，0.1）下参数估值基本一致。不同水平数（6，7，9，12）下参数估计值与真值的相对误差可控制在6%以内。拟水平均匀实验设计的运用在保证参数估计精度的同时，减少了因素水平数。

以介孔分子筛（MCM-41）为载体，采用嫁接的方法制备了咪唑类离子液体功能化催化剂MCM-41-ImBr，采用X射线衍射（XRD）、傅里叶红外光谱（FT-IR）和元素分析（EA）对所得催化剂进行了表征，并将其用于催化CO2与环氧氯丙烷（ECH）的环加成反应。考察了不同反应条件下CO2与环氧氯丙烷（ECH）的环加成反应结果和催化剂重复使用的稳定性。表征结果表明：催化剂保持介孔结构，离子液体成功嫁接到了MCM-41表面，离子液体负载量为53.6mmol/g。环加成反应结果表明：由于咪唑环与Br?的协同作用，在CO2压力为0.7 MPa，反应温度为150 ℃，反应时间为4 h，催化剂用量为0.10 g，无需添加助催化剂的条件下，ECH转化率高达100.0%，氯丙烯碳酸酯选择性为98.2%。当CO2过量，反应温度为150 ℃时，ECH一级反应的表观速率常数为1.40 h-1，催化剂至少可以使用3次。

采用3-丙基氨基三乙氧基硅烷（APTES）为软模板剂制备了多级孔ZSM-5分子筛，在不引入其它元素的前提下，以草酸、过氧化氢及氯化铵为不同改性试剂对ZSM-5分子筛进行了后处理，考察不同处理方法对多级孔分子筛的酸性质、孔道结构以及催化正庚烷裂解反应活性的影响。催化剂表征结果表明：不同后处理方法对分子筛酸强度及酸类型产生较大的影响。草酸处理可以显著增强分子筛酸强度，而过氧化氢和氯化铵处理会使分子筛的Br?nsted酸（B酸）与Lewis酸（L酸）比例增加，这可能是因为它们产生的自由基与NH4+能促进与骨架相连的L酸性位转化为B酸性位。考评结果表明：分子筛的酸强度增强或B酸酸量的增加均能改善分子筛催化正庚烷的裂解活性，进而提高低碳烯烃收率。

为了解决催化剂孔结构的稳定性以及催化剂的机械强度，采用将三种原料并流滴加的方式制备了含硅拟薄水铝石前驱体，通过喷雾干燥成型获得了不同硅含量的微球形SiO2-Al2O3载体，然后采用浸渍法制备了Pd/SiO2-Al2O3催化剂，并应用于流化床蒽醌加氢过程。研究发现：三股并流滴加法可使硅原子均匀分散在初生粒子及后续晶化形成的层状结构拟薄水铝石中，有效解决了硅在载体中富集及对孔道的堵塞问题；硅的引入显著提高了微球形SiO2-Al2O3的耐磨损性和水热稳定性。Pd/SiO2-Al2O3催化剂的结构表征及蒽醌加氢性能评价结果表明：当Pd/SiO2-Al2O3催化剂中SiO2含量为8%质量分数时，催化剂的平均氢化效率为15.1 g/L，H2O2生产效率达到6 040 kg/(kg-Pd·d)，选择性保持在98.5%以上。

针对原油劣质化程度高、加工负荷波动大、原料切换性质多变、腐蚀事故频繁出现的某渣油加氢空冷器的流动腐蚀失效情况，进行了反应流出物空冷器系统的工艺过程分析、腐蚀流分布研究以及流动腐蚀高风险区域预测。通过对失效案例的解剖研究，验证了流动腐蚀预测分析的准确性，明确了反应流出物系统的失效机理、过程与条件。失效研究表明：反应流出物空冷器的结构设计不合理，运行过程缺少流动腐蚀的状态监测，工艺防护缺少针对性，最终导致了腐蚀失效的发生。基于流动腐蚀失效分析结果，提出了复合衬管空冷器的制造和校核方案，以及流动腐蚀状态监测方案。研发了工艺防护优化技术以及流动腐蚀智能防控成套技术，基于高风险设备的本质安全与运行安全，提出了REAC系统智能防控的完整性解决方案。

以10%生物质油和90%蜡油在生产能力为1.2×106 t/a的流化催化裂化装置（FCC）中的共炼过程为例，分析比较了快速热解、催化热解和纯蜡油三种情景下共炼过程及生产单位质量汽油时的CO2排放量。对于共炼过程，不仅要关注产品的碳排放量，也要关注生产过程的CO2排放。研究表明：快速热解共炼过程CO2总排放量最少，为3.01×106 t/a；快速热解共炼和催化热解共炼过程生产单位质量汽油排放的CO2量分别比纯蜡油裂解过程降低了6.47%和6.59%。因此，与纯蜡油裂化相比，共炼技术是一项环保的技术，在一定程度上能够减少碳排放。

可再生资源的生物质平台化合物5-羟甲基糠醛（HMF）高效催化转化为2,5-二甲酰基呋喃（DFF），可减少对化石原料的依赖，实现经济可持续发展。本文深入探讨了不同反应条件下HMF催化氧化的反应机理和氧化产物分布，并详细分类阐述了HMF选择性氧化制备DFF的重要因素，即催化体系。分别对传统金属盐、负载型贵金属、过渡金属氧化物、复合金属金属氧化物、非金属催化剂、光催化和电化学氧化多种催化体系在各种工艺条件下催化HMF选择性氧化制备DFF进行了概述，展望了新型催化体系的开发和生物质能的发展前景。

金属离子交换作为一种简便的改性Y型分子筛手段，对于Y型分子筛的性能有着显著影响。本工作将交换金属离子分为四类（稀土离子，过渡金属离子，碱金属离子和碱土金属离子），分别探讨了四类离子对Y型分子筛的比表面积、孔容和孔径等结构方面的影响，以及酸碱性、酸碱性强度和酸碱性位数等活性位方面的影响。同时总结了金属离子交换改性的Y型分子筛在催化反应过程、物理吸附过程和氧化脱色过程的应用。旨在促使离子交换改性的Y型分子筛在催化和吸附等领域发挥更大的作用，同时为其它分子筛离子交换改性提供指导。

高分子材料在加工和使用过程中会产生各种损伤，降低了它的机械性能，缩短其使用寿命。自我修复型的高分子材料是一种具有智能特点的新材料，这种材料它本身具有能够进行自我诊断的功能，同时自动对内部的微小裂纹进行自我修复。本文针对外源型及本征型自修复高分子材料的特点、自修复类型和应用进行综述，并对其今后发展进行了展望，如果能够在增加材料的有效使用期、降低材料费用等方面进一步开拓，未来的自修复高分子材料的发展将会具有更好的前景。