中文摘要：

针对绿色化工过程中具有代表性的环己酮氨肟化反应，以超细钛硅分子筛原粉上的液固相浆态催化反应动力学为研究目标，在反应动力学实验以及流体分子热力学、计算传质学和微观反应动力学等原理的基础上，采用随机过程动态模拟反应组分在催化剂孔内的传递和化学反应过程，以期得到信息更为丰富、准确的反应动力学模型。并依据渗流理论，对催化剂中积炭和硅流失两种失活机理采用不同的渗流问题加以描述，进而修正已得到的反应动力学方程。课题旨在完善环己酮氨肟化反应动力学的同时，建立起将分子筛催化剂微观孔道拓扑结构和活性骨架结构的三维网络模型与液固相催化反应微观模拟及宏观动力学实验相结合的反应动力学研究方法。这一构思对提高超细分子筛催化剂浆态床反应工程的研究水平将起到积极的促进作用。且对指导环己酮氨肟化反应的浆态床反应器的放大设计具有重要的理论意义和实际应用价值。

结论摘要：

将宏观测试与微观验证相结合，借助原位分析与计算机模拟技术，开展了理论与实验研究。首先，用漫反射红外光谱原位监测反应中间物，推测出钛硅分子筛催化液固相环己酮氨肟化的反应历程，提出了双活性位催化羟胺和亚胺双机理模型，随后，用分子模拟的方法研究并验证了钛硅分子筛催化剂上，反应物的吸附、活化以及反应途径。在此基础上，由反应机理建立起主、副反应及催化剂失活的动力学模型，并通过动力学实验，拟合出模型参数。对失活催化剂进行了仪器分析，得出失活原因和分类的结论，据此，完成了催化剂再生方法的实验研究。构建了TS-1催化剂的三维孔道模型，对氨肟化过程进行了Monte-Carlo模拟，得出了多种因素对反应的影响规律，与实验结果相一致并拓展了研究范围和手段。开展了微乳化条件下催化环己酮氨肟化反应的实验和理论研究，对取代溶剂和揭示反应机理做了有益的尝试。在整体式堇青石载体上原位合成了TS-1，并将其用于固定床氨肟化反应中。开发了介孔磷铝系分子筛，研究了其晶化和焙烧过程，旨在用于氨肟化反应。此外，在已构建的网络模型中，运用Monte Carlo随机分析和分子模拟的方法，计算了反应物在分子筛孔道中的扩散系数。