针对传统方法中存在的选择性低、进料浓度受爆炸极限所限制等弱点，本文采用新兴的膜催化反应器进行正丁烷氧化制顺酐的研究。 在压差为0～3000Pa，温度为23～100℃的范围内，研究六种气体在基体膜管及自镀γ-Al₂O₃膜管上的各种透气性能。对这两种膜管进行了XRD、SEM、BET等方面的表征，用一种新的方法求取并验证了基体膜管及自镀膜管的孔径分别为7.7319μm和5.1975μm，曲节因子为0.07264和0.05253，建立并验证了两种膜管上气体渗透系数的数学模拟方程。 通过空白试验，筛选出多孔玻璃管作为基体，制备了四种用于正丁烷氧化制顺酐的膜反应器。在一定的温度条件下，考察了固定床反应器与这四种膜反应器在正丁烷氧化制顺酐中的反应性能并加以详细比较。发现YSZ膜能选择地透过氧并使它变成活性氧物种，因此，YSZ膜反应器具有高于固定床反应器的选择性和收率。 考察了反应温度、空速、氧气与正丁烷配比、正丁烷浓度及进料方式对反应性能的影响。找到YSZ膜反应器在正丁烷氧化制顺酐这一反应中的最佳工艺条件为：常压下，反应温度为440℃，空速为3814h^-1，氧气与正丁烷配比为3.76，正丁烷浓度为5.96％。此时可获得81.20％的选择性、67.08％的转化率及54.47％的顺酐收率。