环己烷氧化是制备环己酮的主要方法,如何在温和的条件下实现环己烷的选择性氧化一直是众多科研者和生产企业关注的问题。以金属卟啉为催化剂的仿生催化氧化技术取得了令人鼓舞的成果。成功开发仿生催化氧化环己烷工业化技术,实现较温和条件下仿生催化空气氧化惰性C-H键的工业化过程,必将开创烃类选择性氧化的新局面,对于相关重要工业过程也具有重要的指导和参考作用。本论文以仿生催化空气氧化环己烷生产环己酮的工业应用为目的,在小试研究的基础上,进行了间歇反应系统和连续反应系统动力学规律的研究并建立了仿生催化氧化环己烷反应的动力学模型,采用三个搅拌反应釜串联中试装置的实验结果对动力学模型进行了修正,并对反应过程进行了模拟计算,为中石化巴陵分公司7万吨/年环己酮工业装置进行年产12.4万吨/年环己酮改造方案的确定提供了重要依据,在对仿生催化氧化环己烷技术工业应用结果的跟踪研究中,利用CFD仿真计算手段,对氧化反应器的改造效果进行了优化。研究结果如下:(1)环己烷氧化生成环己醇的引发温度为142℃,当温度高于148℃时,氧化反应可快速引发。环己烷氧化反应是一个复杂串联反应过程,随着反应停留时间增加,反应转化率的上升,反应选择性明显下降,且反应物料的返混也会使反应选择性下降。当尾氧浓度大于7%时,氧的传质速率对反应没影响,且氧浓度变化对氧化反应速率的影响为零级。在相同的转化率条件下,低温长停留时间反应选择性大于高温短停留时间的反应选择性。(2)建立了环己烷仿生催化氧化反应的动力学模型,该模型基本能反映仿生催化氧化反应的动力学规律,通过修正后的动力学方程对氧化工艺过程的模拟计算结果可知,在相同的转化率条件下,随着串联釜数的增加,选择性上升,且在低温时,选择性增加较显著。(3)采用CFD对反应器不同工况的流线,气含率分布、反应器内流体剪切强度与液体湍动能强度分布变化及其随径向位置变化进行了模拟计算和对比,同时对反应器内搅拌器操作区域、载点、泛点条件进行了对比,找到了影响反应器工作效果的原因并提出了如何使反应器内浓度、温度分布均匀和气液分布良好的改进措施和建议。