催化裂化后反应系统对装置的产品收率、分布和长周期运转具有重要的意义，提升管出口快分是后反应系统的核心装备。对近年来我国催化裂化后反应系统快分的基础研究、开发和工业化进行了回顾，对关键几何结构和尺寸对不同类型快分内两相流场、分离效率和压降的影响进行了总结和分析。为减少油剂接触时间并尽快引出油气，将提升管出口粗旋和一个预汽提器耦合起来并形成了FSC和CSC系统。系统内设置了多个内构件以消除旋进涡核的摆动效应并减弱底部预汽提蒸汽对旋分流场的影响。针对内提升管进而提出了包含旋流头和封闭罩的VQS系统。优化结果表明，带有向下旋转的长臂的旋流头具有更加优越的性能。此外，数值模拟结果显示在臂出口存在严重的短路流现象，导致分离效率显著下降。为解决这一问题，增设了一个环形盖板和隔流筒，从而形成了SVQS系统。结果表明，对平均粒径18 μm的滑石粉SVQS系统的分离效率提高了约30%，与此同时压降仅增加不到400 Pa。为了进一步缩短油剂在分离器内的分离时间，提出了一种新型SRTS快分，该快分能够将分离时间缩短到1 s以内，与此同时分离效率仅略低于旋风分离器。

小角X射线散射（SAXS）是在纳米尺度范围内研究物质内部电子密度不均匀区几何结构的物理手段。着重介绍了同步辐射光源小角X射线散射技术（SAXS）优势和特点，系统地总结了SAXS技术在溶胶-凝胶过程、分子筛合成过程及分子筛表征方面的最新进展，尤其是SAXS技术研究溶胶体系中硅物种的存在行为及其对分子筛合成的影响规律，以及在研究分子筛的分形结构、粒径尺寸和介孔的分子筛孔道的大小、形貌和分子筛界面特征方面的最新进展。最后分析了SAXS在分子筛研究中存在问题并对其在该领域未来的研究方向进行了展望。

在过去、现在乃至将来很长一段时间内，Y分子筛在多相催化领域都是极为重要的一种固体酸催化剂。超稳Y分子筛是其最为重要的应用形式。文章简要综述了Y分子筛骨架在水热处理过程中的结构变化历程，其中包括骨架脱铝、补硅的发生、非骨架铝的产生以及二次孔的形成。重点总结了近几年在实验、理论方面与水热脱铝相关的研究进展，强调了继续深入研究Y分子筛的后处理改性的必要性。

为改善提升管进料区气固两相混合状况、消除二次流对近壁面处返混的影响，提出了一种新型助流剂技术。该技术在边壁处形成一层助流剂“保护层”，可阻止进料射流与催化剂在边壁处过长接触。通过三维CFD模拟对比了3种助流方式（逆流式、顺流式、交叉式）对传统进料区催化剂与进料混合和边壁返混的改进效果，并对最佳方式下助流剂量做进一步的优化。结果表明，逆流式助流方式最理想，交叉式助流方式最差。合适的逆流式助流方式（如助流剂注入量为进料相总流率的15%时）可改善进料区催化剂与进料相混合，抑制二次流扩张，明显减弱近边壁处（|r/R|>0.9）返混强度。

通过对催化裂化提升管注入终止剂前后的工况进行数值模拟，研究了终止剂注入对提升管内速度分布、催化剂颗粒浓度分布、温度分布以及组分浓度分布的影响，考察了不同注入量以及注入高度的终止剂在提升管内的作用区域及其对裂化反应的影响。研究表明，终止剂的注入大幅提升了提升管内的油气速度，降低了催化剂浓度、油气和催化剂的温度，使得提升管内原料的裂化程度降低，二次反应减少。且不同注入量和注入高度的作用区域不同，对裂化反应的影响不同，应根据实际工况进行分析。

利用相变材料（PCM）正十四烷的固液相变过程，吸收甲烷水合释放的热量，实现了直接换热强化水合过程的目的。正十四烷与水混合制成相变乳液（PCE），经冷却后形成浆液。在半间歇水合器中，测定并计算了甲烷水合物在此浆液中的收率和生成速率。为了提高计算的准确性，设计了一套PVT装置，通过减压法实验测定了低温条件下甲烷在正十四烷中的溶解度。实验结果表明：低温条件下，甲烷在正十四烷中的溶解度与压力基本呈线性关系；相比于间接传热方式下的水合过程，相变浆液中甲烷水合物收率及生成速率得到了有效提升。

在一套高约18 m、内径φ100 mm的提升管冷态实验装置上，根据PV-6D光纤探头的测量结果，提出了一种基于整个采样时间计算提升管颗粒局部流率和速度的改进方法，并与文献方法进行了对比。结果表明，两种方法计算的颗粒局部流率和速度相差较大，本文和文献两种方法计算的截面平均颗粒流率与实测值间的最大、最小和平均相对偏差分别为606.9%、241.3%，221.4%、89.5%和388.9%、145.6%，本文方法测量的颗粒流率偏差相对较小。文献方法计算的截面平均颗粒速度均大于操作气速，其气固间滑落速度和滑落系数分别在-1.6～-4.7 m·s^-1及0.56～0.90间变化，与提升管内的气固实际流动存在很大差别；本方法计算的截面平均颗粒速度均小于操作气速，其气固间滑落速度和滑落系数分别在0.6～9.6 m·s^-1及1.11～2.14间变化。反射型光纤探头在测量颗粒浓度时存在的一些问题是导致本文方法测量的颗粒流率、滑落速度和滑落系数偏大的主要原因。此外，根据光纤测量结果，提出了两个计算提升管颗粒循环强度的关系式，可以替代现有的容积法测量。

建立了描述FCC提升管中气-固流动行为的CFD-PBM耦合模型，模型同时考虑了颗粒动力学和颗粒聚并破碎内核。讨论了求解耦合模型中众体平衡方程（PBE）的3种典型矩方法[即：正交矩方法（quadrature method of moments，QMOM），直接正交矩方法（direct quadrature method of moments，DQMOM）和固定轴点正交矩方法（fixed pivot quadrature method of moments，FPQMOM）]对模拟结果的影响。研究结果表明3种矩方法均能合理预测提升管内径向和轴向颗粒体积分数和颗粒速度分布。通过将模拟结果与实验结果进行比较，表明QMOM在反应器结构简单情况下，计算结果更接近于实际情况。

采用基于结构的EMMS曳力模型，对一种新型气固环流反应器中的颗粒流动特性进行数值模拟。模拟的固含率与颗粒速率预测值与实验数据具有一致性，验证了模型的适用性。模拟结果表明：导流筒表观气速增加，导流筒中的床层固含率减小，向上的颗粒速率增加；反应器中存在多个颗粒逆流和错流混合区，促进了颗粒沿径向的混合；槽孔处，导流筒中的固含率以及颗粒速率分布更加均匀，而环隙中存在颗粒浓集区；进料区在0≤L≤0.058 m，0< r/R< 0.3的范围内固含率增加并且颗粒存在明显的径向流动。

采用欧拉模型耦合反应模型对重油催化裂化环流汽提段内的化学汽提过程进行了模拟研究，考察了汽提段内的颗粒体积分数分布、油气组分分布以及高温再生剂的加入对汽提效果的影响，并与实验值进行了对比。结果表明模拟结果与实验数据基本吻合。模拟得到的汽提段底部颗粒体积分数约为0.3～0.45，而在上部迅速降低至0.2左右。由汽提段底部向上，气体组分和汽油组分含量（质量分数）显著增加，在床层上部达到了20%左右，重组分含量显著降低至床层上部的约30%，而柴油组分含量保持在30%左右变化不大。随着再生剂的加入，汽提段顶部气体组分和汽油组分的含量增加，重组分和柴油组分的含量减小，当再生剂加入量为60%时，重组分含量降至18%。

采用双流体模型对设置竖直隔板的气固密相流化床中非球形颗粒的运动进行了模拟，颗粒形状的影响由相间曳力模型考虑，重点考察壁面处颗粒边界条件的影响。同时进行了实验室规模三维流化床的流化实验，以验证模型的有效性。通过压降轴向分布、颗粒浓度径向分布以及物料出口处颗粒质量流率功率谱估计等定量分析，结果表明：对不设置内构件的自由床，壁面反射系数对系统宏观流动特性影响较小，而对壁面处局部颗粒运动影响较大；对壁面面积大幅增加的内构件床，壁面反射系数可显著改变气体和颗粒的运动特征，取值需控制在适当范围内。

基于EMMS曳力模型，采用双流体的方法对气固鼓泡床内的气固流动特性进行模拟，建立基于图像处理气泡特性的分析方法，重点研究了不同表观气速下气泡在床层内分布特性，包括气泡平均当量直径、气泡速度和气泡球形度的轴向分布，以及气泡的生命周期。研究结果表明，小气泡多集中在床层底部和壁面区域，而大气泡多集中在床层中间区域。随着表观气速的增加，床层高度不断增加，气泡的球形度降低，气泡的大小、出现频率、上升速度以及生命周期均增加；然而，当表观气速增大到一定程度，继续增加气速对气泡的上升速度影响不大。

对气固循环流化床（CFB）提升管内的非均相流动行为进行了计算流体力学（CFD）模拟。基于CFD时均流场数据与信息，搭建了用于描述提升管内非理想流动过程的等效反应器网络（ERN）模型。在ERN模型建立过程中提出了反应器网络的6个拓扑结构参数和一个等效判据，并系统地分析了等效反应器网络结构六参数的性质与确定方法，从而形成了一套CFB提升管流动模型建模方法。

在一套φ600 mm CSVQS的环流预汽提段冷态实验床装置上，在导流筒区气速为0.2 m·s^-1和0.3 m·s^-1，环隙区气速为0.03 m·s^-1和0.07 m·s^-1，汽提段气速为0和0.13 m·s^-1时，考察了预汽提导流筒区和环隙区的颗粒速度分布，同时在上述条件下，根据提出的计算方法，考察了由提升管引入环流预汽提段颗粒的平均停留时间分布。结果表明，在上述几种操作条件下，预汽提段均为中心气升式环流，汽提段气体大部分进入导流筒区。在导流筒区气速相同时，在无汽提风时，导流筒区颗粒速度随环隙区气速的增加沿径向由陡峭分布转变为平缓分布；在有汽提风时，导流筒区颗粒速度径向分布随环隙区气速的变化很小。在环隙区气速相同时，在有汽提风时，导流筒区颗粒速度随其气速的增加由平缓分布转变为陡峭分布；在无汽提风时，两种导流筒区气速下的颗粒速度径向分布均比较陡峭。与导流筒区相比，环隙区颗粒速度径向分布几乎不随操作条件的不同而变化。随着导流筒气速的增加或环隙气速的降低，颗粒平均停留时间分布变窄，质量分数降低；随着颗粒循环强度的增加，颗粒平均停留时间分布变窄；质量分数变化不一。

通过改变旋向和芯管直径，设计了3种差异旋风分离器，并按中心对称方式组成了3种并联方案：相同分离器、旋向差异分离器和芯管差异分离器并联。在冷态实验装置上，测量了单分离器和并联分离器的性能，并利用FLUENT软件分析了并联分离器的流场。结果表明，并联分离器的效率均高于单分离器，且效率-气速曲线未出现“驼峰”；与相同分离器并联相比，旋向交替变化时并联总压降较小，分离效率也更低，但各分离器流量分配均匀，未发现“窜流”现象；当芯管有差异时，并联总压降增大，各分离器进口流量分配不均匀，且进、出口流量平均相差6.0%，公共灰斗中存在“窜流”，旋流稳定性变差，效率降低。为了保证并联分离器的性能，应采用相同分离器对称并联的方式。

为了深入探究无机盐对电脱水过程水滴极化的影响机理，分别改变无机盐浓度及种类，对高频高压脉冲电场作用下水滴的极化变形进行显微实验研究。结果表明，不同NaCl浓度条件下水滴的变形度随电场频率和占空比的增加呈先增大后降低，由于电导率增大、离子冲击效应等的影响，随着NaCl浓度的增大，水滴的变形度随之增大。高价无机盐离子所受的电场力是一价离子的数倍，有利于其冲击速度和冲击动量的提升，水滴变形度随离子价位升高而增大。另外，由于离子活泼程度以及水解等原因，在同一高压脉冲电场中，不同钠盐溶液水滴变形度顺序为：磷酸钠 >碳酸钠 >硫酸钠 >氯化钠 >硝酸钠。不同氯盐溶液水滴变形度顺序为：氯化镁 >氯化钙 >氯化钾 >氯化钠 >氯化铵。研究成果为高压高频脉冲静电破乳机理的深入探讨奠定了基础。

通过大型冷模实验，引入射流相对浓度及颗粒相对浓度两个新参数，考察了油剂逆流接触新型提升管进料段内的油剂“匹配”状况。结果表明，喷嘴向下倾斜的进料方式能够强化油剂初始接触区域内两相混合，混合区高度可缩短约1/3。根据进料段内油剂匹配的特点，可将该新型进料段分为油剂初始接触区、气固扩散区和过渡恢复区3个部分。根据实验结果，得到了较佳的工况组合，分别为：喷嘴与轴向夹角α=30°，预提升气速U_r=4.1 m·s^-1，喷嘴气速U_j=64.2 m·s^-1。结合实验数据，对新型进料段中油剂匹配指数的轴向分布进行了拟合，结果可为油剂逆流接触提升管进料段的工业设计提供参考。

针对错流移动床存在的空腔和颗粒流动偏离平推流的不正常操作问题。在一套φ600 mm×1300 mm半圆锥形和柱形错流移动床大型冷模实验装置上，借助于大颗粒助剂的引入有效提高了错流移动床出现空腔的临界速度，解决了错流移动床操作弹性低的问题。理论分析和实验结果表明，混入适量的大颗粒助剂可使颗粒流动不均匀性得到明显改善。

采用CFD-DEM的方法对气固循环流化床提升管内的气固流动特性进行模拟，建立了基于图像处理的分析颗粒聚团的方法，重点研究了颗粒聚团在床层内的整体分布以及颗粒聚团的特性，包括颗粒聚团的倾角、球形度以及长短轴比的概率密度分布以及它们在床层内的轴向和径向上的分布特性。研究结果表明，聚团在床层内的分布较宽，较小的聚团居多，边壁区域附近易形成较大的聚团。聚团的数目沿床层高度方向先增加后减少。聚团倾向于以偏离球形聚团、较大的倾角形式存在，其长短轴比值在2～4之间。

颗粒性质对流化床内气固流动特性具有重要的影响，不同颗粒床层内气固流动特性的不同也将引起床层中内构件受力特性的变化。采用在测试挡板表面粘贴应变计的方法，系统对比测量了一个斜片挡板在FCC颗粒（Geldart A）和石英砂颗粒（Geldart B）两种流化床内受力特性的差异，并系统比较了操作参数变化时挡板在两种颗粒床层中受力特性变化规律的差异。结果表明，在相同的操作条件下，挡板在B类颗粒床层中受力载荷的均方根值大小约是A类颗粒床层中的2～3倍；除挡板安装在靠近分布器位置外，总体来讲，在两种颗粒的床层中，挡板所受载荷强度都随表观气速的增大而增大。但是，在两种颗粒床层中，挡板安装高度变化对挡板受力特性影响差异较大，在B类颗粒床层中所受载荷强度随着安装高度增大而增大，而在A类颗粒床层中所受载荷强度随安装高度增大呈现先减小后增大的趋势。此外，挡板倾角度θ在75°～90°之间变化时，挡板所受载荷强度在两种颗粒流化床中均随着挡板倾角增大呈现急剧下降的趋势，而当θ=0°～75°时，B类颗粒床层中挡板所受载荷强度随挡板倾角增大略有下降，而A类颗粒床层中挡板所受载荷强度变化并不十分明显。

通过采用配备微距镜头的高速摄像仪记录单波纹片上的液体流动行为，发现了泡沫碳化硅波纹规整填料内同时存在液膜流动和准壁流两种液体流动模式。同时测定了组合波纹片之间的液体传递量，并将泡沫碳化硅波纹规整填料与金属丝网波纹填料和金属板波纹规整填料的测试结果进行比较，结果表明泡沫碳化硅波纹规整填料的单波纹片上的液体扩散程度较大，组合波纹片之间的液体传递量高于金属丝网波纹填料和金属板波纹规整填料。研究结果揭示了泡沫碳化硅波纹规整填料具有高效传质特性的根本原因在于其独特的三维空间网孔结构增强了液体在单波纹片上的横向扩散能力和在组合波纹片之间的径向传递能力，为新型高效规整填料的机理研究和进一步开发开拓了思路。

采用RNG k-ε湍流模型对一套φ600 mm×4150 mm的SVQS旋流快分装置的气相流场及自然旋风长度进行了模拟研究。结果表明，SVQS旋风尾涡的截面位置与隔流筒下端面最大切向速度衰减达88%时的截面位置相吻合，并据此定义了SVQS的自然旋风长度。基于SVQS旋流快分切向速度的分布规律发现，SVQS的自然旋风长度随喷口气速的增加和汽提气速的减小而逐渐增大。参照旋风分离器自然旋风长度的计算方法，基于SVQS旋流快分的结构特点及模拟计算结果，提出了提升管出口SVQS旋流快分自然旋风长度的计算关系式。

ZSM-5分子筛是一种重要的高硅铝比择形催化剂，具有较强的酸性和较好的热、水热稳定性，通过对该分子筛进行磷与铝的复合改性，对其酸性质和孔结构进行了调变。研究结果表明，当磷铝负载量（质量分数）大于10%时，磷铝物种以片状形式沉积在ZSM-5分子筛表面，不仅提高了分子筛的酸量，还形成了孔径在10 nm左右的介孔。这种高酸性的多级孔结构使其正辛烷裂化转化率明显提高，丙烯收率增加20%以上；在重油催化裂化评价反应中降低了渣油和焦炭收率，丙烯的收率提高了1%。

采用溶胶-凝胶法和等体积浸渍法，分别对ZSM-5分子筛进行TiO₂改性和Pt负载，获得了具有脱氢-裂解双功能的Pt/TiO₂/ZSM-5催化剂，采用XRD、N₂吸附-脱附、TEM、XPS和NH₃-TPD对样品的晶体结构，孔结构、形貌、活性金属价态和酸性质等进行了表征，并研究了正丁烷在此催化剂上催化转化制备低碳烯烃的反应规律。研究结果表明，TiO₂的引入，一方面使得改性后的ZSM-5分子筛获得了额外的酸性中心，特别是强酸性位含量的增加，有助于促进正丁烷的活化；另一方面Pt与TiO₂之间存在“金属-载体”强相互作用（SMSI），在H₂还原气氛下，Pt能够促进TiO₂的还原，生成Ti³⁺物种，而Ti³⁺的存在增加了Pt周围的电荷密度,降低了Pt对低碳烯烃（C₂⁼～C₃⁼）的吸附能力，抑制了深度脱氢和生焦反应，从而提高双功能催化剂对烯烃的选择性。当H₂还原温度为450℃时,Pt/10TiO₂/ZSM-5催化剂在625℃下的正丁烷转化率为76.1%，低碳烯烃（C₂⁼～C₃⁼）收率为50.9%，分别比Pt/ZSM-5催化剂提高了16.7%和12.6%。

分别以正丁胺、四丙基溴化铵为模板及无模板条件下制备了3种晶粒尺寸及硅铝比相近的ZSM-5分子筛，通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、氨气程序升温脱附（NH₃-TPD）、N₂吸附/脱附对分子筛进行了表征，将其应用于正己烷裂解反应考察其性能差异。结果表明，实验控制三者ZSM-5样品具有相似的硅铝比，却仍显示出不同的酸性质及酸分布；在相同初始转化率下，不同模板制备的ZSM-5具有不同的产物选择性，正丁胺和四丙基溴化铵为模板制备的ZSM-5分子筛的双烯选择性高于无模板制备的ZSM-5分子筛，但无模板制备的ZSM-5分子筛表现出更高的裂解稳定性，转化率可在1200 min内保持在96%以上，远远高于其他模板制备的ZSM-5分子筛。

采用TG-DSC技术研究了钼酸铵和LaHY在空气气氛中的失重行为，考察了钼酸铵与LaHY的固相反应机理，用XRD、BET和NH₃-TPD对其物相结构、比表面积和表面酸性进行了表征。结果表明，（NH₄）₆Mo₇O₂₄·4H₂O分解产生的表相Mo物种借助固相反应以金属-氧簇定位在LaHY分子筛体相笼中形成nMoO_x·LaHY单相复合体，引起分子筛的晶胞收缩，晶胞参数a₀减小，比表面积下降。制备的nMoO_x·LaHY较相应LaHY分子筛的弱酸中心变化较小，中强酸中心增加，强酸中心略有减少，总酸量增加。以质量分数为0.6%的二苯并噻吩/正癸烷溶液为模型反应物，评价了制备的nMoO_x·LaHY催化剂的加氢脱硫性能。负载Mo质量分数为5.0%制得的nMoO_x·LaHY催化剂在反应压力4.0 MPa，反应液时空速20 h^-1，H₂/原料液体积比500:1的实验条件下，290℃和310℃的二苯并噻吩加氢脱硫转化率达到了56.38%和88.79%，较相应负载Mo质量分数为20.0%制备的MoO₃/Al₂O₃催化剂分别提高了约12个百分点和28个百分点，表现出了较高的二苯并噻吩加氢脱硫反应活性。

利用小型固定床实验装置对比研究了轻烃模型化合物的催化裂解性能，从优到劣的顺序依次是正构烯烃、正构烷烃、环烷烃、异构烷烃、芳香烃。正构烷烃、异构烷烃与环烷烃催化裂解的总低碳烯烃收率有较大差别，但是总低碳烯烃选择性却均在56.57%左右。研究了直馏石脑油的催化裂解性能，发现乙丙烯收率和总低碳烯烃收率随反应温度的升高及重时空速的降低而逐渐增大；在反应温度680℃、重时空速4.32 h^-1和水油稀释比0.35的条件下，乙丙烯收率35.87%（质量），总低碳烯烃收率为41.94%（质量）。针对轻烃催化裂解提出了原料特征化参数KF，它是原料H/C原子比、相对密度与分子量的函数，能较好地表征轻烃原料的催化裂解性能。

Y型沸石作为FCC催化剂的主要活性组分，其酸性能和孔结构的改性效果直接决定了催化剂的性能优劣。选取酸性能为调变对象，分别采用两种不同的改性介质（CeY焙烧气氛和铵离子交换pH）对NaY沸石进行后改性处理。将所得的改性Y沸石进行了红外（IR）、X光电子能谱（XPS）和低温氮气物理吸附等表征分析。最后，使用真实油品VGO在固定流化床反应评价装置ACE上对改性样品的催化性能进行了评价。研究发现，选取Ce离子作为改性介质时，可通过改变后处理过程中的焙烧气氛来调变沸石不同酸类型的分布（Brønsted/Lewis acid，B/L），实现对应的USY沸石的催化性能的调控；选取铵离子作为改性介质时，适当地调节第1次铵离子交换pH的苛刻程度，能够在调变超稳Y沸石B酸量的同时提高Y型沸石的介孔体积。

采用原位合成的方法制备了Cr掺杂的ZSM-5分子筛，研究了Cr含量对于正丁烷催化裂解性能的影响。利用X射线衍射（XRD）、N₂吸附脱附、紫外可见漫反射光谱（UV-Vis）、拉曼光谱（Raman）、氨程序升温脱附技术（NH₃-TPD）和吡啶红外（Py-FTIR）等表征手段研究了分子筛的结构、Cr物种的存在状态以及分子筛的酸性。研究结果表明，部分Cr进入分子筛的骨架，以单分散的形式存在，当Cr含量较低时，Cr的引入对于分子筛的弱酸性没有太大的影响。少量Cr的引入会极大提高正丁烷的转化率和乙烯、丙烯的收率，当Cr/Al摩尔比为0.04，反应温度为650℃时，正丁烷的转化率达到99.2%，乙烯、丙烯的收率达到53.8%，分别比未改性的ZSM-5高15.5%和5.0%。这可能是由于Cr活性组分的脱氢性能和分子筛的酸性形成协同作用，促进了正丁烷的高效转化。

采用高温水热法和等体积浸渍法将La离子负载于ZSM-5分子筛上得到了改性ZSM-5分子筛材料。水热法La改性样品改变了ZSM-5的晶胞尺寸，提升了其强酸、弱酸及总酸量。浸渍法改性样品也提高了其酸量但是对晶胞参数没有影响。将改性样品应用于正己烷催化裂解反应中，两种方法均得到了较高的双烯收率，其中水热法改性样品在空速为6 h^-1时乙烯收率和丙烯收率分别为23.39%和25.17%，这与原样相同空速下的乙烯丙烯收率（乙烯为21.19%，丙烯为21.04%）相比分别提升了约2%和4%，略高于浸渍法改性样品。在长周期反应寿命方面也有了显著提高，在空速为4 h^-1时，水热法改性样品（2000 min）和浸渍法改性样品（1600 min）均显著优于原样（800 min）。这些结果表明采用水热法La改性可以更好地提升ZSM-5分子筛在正己烷催化裂解反应中的性能。

报道了不同方法合成β沸石的FCC反应性能，并考察了β沸石的硅铝比对FCC反应产品分布的影响。结果表明：β沸石应用于FCC，与高硅ZSM-5相比，具有提高汽油产率及辛烷值的功能；另外β沸石较高硅ZSM-5表现出更强的异构化功能，具有提高异丁烷和轻汽油异构烯烃（或叔碳烯烃）产率的作用，可丰富烷基化技术和醚化技术的原料来源。

利用小型固定床实验装置研究了乙基环己烷在基于ZSM-5分子筛介孔催化剂上的裂解性能，发现乙基环己烷具有较好的裂解性能，原料转化率在80%以上，乙丙烯收率（质量分数）可达41%，低碳烯烃收率（质量分数）接近50%，液体产物主要是苯、甲苯、二甲苯等芳香烃。同时考虑乙基环己烷催化裂解过程中的热反应与催化反应，建立了包含14个反应的动力学模型。基于4个反应温度下的裂解实验数据，求取了反应动力学模型的参数。求得的表观活化能均在90 kJ·mol^-1以下，主要组分收率的模型预测值与实验值的平均相对误差不高于10%。

β沸石作为一种重要的酸催化剂，结构和酸性对其催化性质有重要影响。通过两种不同的联合处理方式（酸-焙烧处理、酸-水热处理）对其结构和性质进行了调变，并对改性所得的β沸石进行了低温氮气物理吸附、X射线电子能谱（XPS）和红外（IR）的表征分析，最后以正辛烷为原料在500℃下进行了催化裂化反应性能评价。研究发现，可通过不同的处理方法调变最终改性沸石的比表面积和两种Lewis酸性（L₁₄₄₅和L₁₄₅₅）。经焙烧和酸处理后所得样品较经水热和酸联合处理所得样品具有更好的正辛烷裂化活性。前者较高的BET比表面积和Lewis酸是其催化裂化活性好的原因。通过这两种不同的改性方式，β沸石的B酸和两种L酸酸量及其织构性质得到调变，从而使最终沸石的催化性能产生差异。

采用双模板剂两步晶化法设计合成了ZSM-5/EU-1共生分子筛，通过调整预晶化过程，实现了两种分子筛的共生和晶相比例的可控调变。研究两段凝胶组成的影响发现，第一段凝胶组成，尤其是模板剂浓度对所得共生样品晶相比例具有较大影响。与机械混合和纯相样品相比，ZSM-5/EU-1共生分子筛表现出最大的BET表面积和孔体积尤其是外表面积和介孔体积。而且EU-1相含量为39%的ZSM-5/EU-1共生分子筛在正己烷催化裂解制低碳烯烃反应中表现出比机械混合样品和ZSM-5分子筛更高的反应活性稳定性和低碳烯烃选择性，尤其是丙烯选择性。在反应120 min时，该共生分子筛上低碳烯烃选择性比相同EU-1相含量机械混合样品和ZSM-5分子筛均高出约10.7个百分点，丙烯选择性分别高出8.5和9.1个百分点，P/E比分别高出0.42和0.46。

低碳烯烃的分离在石化行业有着重要意义。使用恒容的釜式反应器进行了水合物法分离甲烷和乙烯混合气动力学实验，并研究了不同温度和乳液用量对于水合分离效果和生成动力学的影响。在温度为273.35 K、100 ml乳液用量条件下，混合气中乙烯含量从34%降至9.97%，回收率达到90.36%，温度越低、乳液量越多，乙烯回收率越高。提出了一套以逸度差为推动力的动力学模型，能够较好地拟合实验数据，同时根据参数能够较好地预测实验结果。

催化汽油吸附脱硫（S-Zorb）装置中反应器过滤器的脉冲反吹性能直接影响吸附剂的分离与循环。利用建立的滤管过滤性能实验装置，采用高频动态压力传感器，测定脉冲反吹过程中沿滤管长度方向不同位置处滤管内动态压力随时间的变化特性，分析了滤管长度、反吹压力和脉冲宽度对滤管内动态压力特性的影响规律。结果表明：自开口端至盲端，滤管内动态压力的压力峰值先逐渐变大后基本不变；相同反吹条件下，随着滤管长度的增加，滤管内沿长度方向各位置处的压力峰值均降低。实验范围内，1750～2000 mm滤管开口端附近的动态压力在达到压力峰值后降低为负压，并在反吹气流和脉冲压力波的共同作用下持续振荡。适当提高反吹压力以及增加脉冲宽度可以改善长滤管的反吹效果。

利用全生命周期成本理论（LCC）方法，对新型泡沫碳化硅陶瓷波纹规整填料（SCFP-SiC）和传统的金属波纹板规整填料（SCMP）从原材料采购、填料生产以及使用的整个生命周期进行经济评价比较。结果表明，SCFP-SiC填料的生产成本相比SCMP填料的生产成本偏高，但SCFP-SiC填料生产成本受原材料价格波动影响较小；在使用阶段，无论是降低塔高从而降低固定成本方面，还是降低回流比从而降低可变成本方面，SCFP-SiC填料均具有总成本优势。另外综合新型SCFP-SiC填料所具有的超强耐腐蚀性能，未来使用新型泡沫碳化硅陶瓷波纹规整填料替代传统金属波纹板规整填料具有明显的经济性优势。

利用欧拉-欧拉双流体模型对短接触旋流反应器分离腔内气固滑移特性进行了数值模拟，主要研究了切向气固滑移速度的分布规律，并考察了操作参数和物性参数对分离腔内切向滑移速度的影响。计算结果表明，分离腔内切向气固滑移速度沿径向呈“驼峰”分布；当气相入口速度增大或者剂气比减小时，切向气固滑移速度变小，颗粒切向速度增大，离心力增大，有利于提高气固分离效率；颗粒密度对切向滑移速度分布影响不大；颗粒粒径较大时，在排尘口易出现堵塞，不利于长周期运行；建立了截面平均切向气固滑移速度计算模型，计算值与模拟结果误差在±7.0%以内。

乙烯是一种重要的化工原料，从催化干气中回收乙烯，能有效地降低我国炼油厂的生成成本，提高其经济效益。采用水合物-吸收耦合新工艺，对催化干气中C2组分进行回收。应用Aspen Custom Modeler模拟软件，对该工艺流程进行了设计和模拟优化。通过对乳液用量、理论板数、水含量、操作温度等参数进行优化，得到了不同乙烯回收率下的最优操作条件。

通过筛选辅助组分和制备方法，制备了一种用于甲烷直接制氢的Fe₃O₄复合氧化物催化剂。应用人工神经网络建立了该催化剂的配方模型，对人工神经网络模型学习算法、激活函数以及网络结构进行了考察，确定了该催化剂辅助设计的步骤及模型的网络结构，将Levenberg-Marquardt方法用于网络的训练，改进了网络的收敛特性，最终获得了泛化能力较强的人工神经网络配方模型。以建立的模型为目标函数，采用改进的混合遗传算法作为优化方法，经过6轮优化，获得了一系列较优的甲烷直接制氢的Fe₃O₄复合氧化物催化剂配方。选用其中一种优化获得的配方进行甲烷制氢反应，催化剂寿命和氢气生成速率分别达到4.46 h和1.16 mmol·min^-1·（g Fe）^-1，优于以往报道的催化剂。

针对两段提升管重油催化裂解过程经济运行要求和工艺特点，从多目标优化角度出发，提出一种自优化控制方法。首先，基于过程稳态模型，考虑操作约束条件，构造同时最大化丙烯产量和最小化干气产量的多目标操作优化问题，并采用标准化法向约束方法求解获得完整、均匀分布的Pareto最优解；然后，根据多目标优化结果所揭示的最优操作条件与积极约束之间的关系，提出了一种基于串级控制的自优化控制策略。仿真结果表明，与传统的提升管出口温度设定值跟踪控制相比，本文方法在干扰作用下能够及时调整操作条件，降低干扰对过程优化运行的不利影响。

两段提升管重油催化裂解多产丙烯技术具有原料适应性强、丙烯和高品质汽油产率高等优点，工业应用前景广阔。开展动态建模、非线性分析与控制等方面的研究对于揭示装置运行规律、提高能量/质量转化效率具有重要意义。从过程控制的角度出发，基于TMP工艺流程，通过合理假设，分别建立两段提升管、汽提段以及再生系统的数学模型并由循环催化剂连接形成一个整体动态数学模型。数值模拟结果表明，所建模型可以准确描述过程关键变量的动态变化趋势以及两段提升管-再生器之间的耦合关系，从而为后续非线性分析和控制系统设计创造有利条件。

以聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物（P123）为模板剂、正硅酸甲酯（TMOS）为硅源，采用水热法合成出孔径大于100 nm的硅基囊泡材料。同时采用两步法合成出带有硅烷偶联基团的有机自由基引发剂2-溴-2-甲基丙酸丁酯基三乙氧基硅烷（BPE）和2-溴-2甲基丙酸丁酯基二甲基氯硅烷（BPCM）。再利用偶联基团与囊泡材料孔道内表面的硅羟基偶联反应将自由基引发剂BPE和BPCM分别接枝到囊泡内表面，元素分析发现BPCM具有更高的接枝效率。然后在囊泡孔道内分别引发烯烃单体甲基丙烯酸甲酯（MMA）和甲基丙烯酸丁酯（BMA）的原子转移自由基聚合（ATRP）反应，使单体在表面自由基上逐一反应形成聚合物刷。透射电镜（TEM）表征结果表明，孔道内表面接枝上了聚合物后囊泡保持较为完好。通过化学方法将聚合物切割下来，凝胶渗透色谱（GPC）分析发现接枝的PMMA和PBMA的数均分子量（M_n）分别为7600和11400，分子量分布指数（PDI）均为1.25。

采用添加适量铝粉的酸解-胶化工艺制备铝溶胶,采用pH计、旋转流变仪、纳米粒度与zeta电位仪等对铝溶胶的理化性质进行表征，用制得的铝溶胶样品制备成催化剂进行固定床反应评价。结果表明：采用添加适量铝粉的酸解-胶化工艺制得的铝溶胶氧化铝质量分数可达20%，氯质量分数不高于15%，pH为2.3，溶胶稳定性良好，可以满足FCC催化剂的实际使用要求。