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异丁酸酐(ANIB)和异丁酸(AIB)的热裂解是大规模制备二甲基乙烯酮(DMK)的主要方法,也是工业生产聚酯二元醇单体2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇(CBDO)的关键步骤。本文探讨了 ANIB和AIB的热解反应规律,并进行了制备DMK反应体系的理论研究、热裂解实验研究和催化反应研究,筛选并优化了 DMK的制备工艺。本文主要研究工作包括以下三个方面的内容:采用微分固定床反应器研究了 ANIB、AIB单独裂解和二者混合裂解三种条件下的反应规律。结果表明,DMK的摩尔选择性随温度的升高、分压的升高、接触时间的延长而降低,反应物的转化率随温度的升高、分压的降低、接触时间的延长而升高。在450℃、接触时间1.00 s、ANIB分压为5.22 kPa时,ANIB的转化率为73.6%,DMK的摩尔收率最高可达68.1%;而对于AIB热裂解,受制于其低转化率,DMK的最佳摩尔收率仅为18.5%。ANIB裂解效果优于AIB裂解,两者适宜裂解温度相差大。对ANIB和AIB热裂解反应的热力学计算和量化计算结果表明,主反应的平衡组成受热力学平衡限制,改变温度和分压会影响平衡组成。若要获得高的DMK摩尔收率,需要快速分离产物DMK,防止其进一步反应。AIB直接裂解制备DMK的反应能垒为76.11 kcal*mol-1,速率常数为6.50E-09 s-1,AIB脱水制备ANIB及ANIB裂解制备DMK的反应能垒分别为44.14 kcal*mol-1、36.24 kcal*mol-1,且速率常数较大,ANIB可能是AIB裂解制备DMK过程的中间产物。为实现AIB在较低温度下高效制备DMK,探索了 MgO、γ-Al203、TiO2、SiO2对AIB热裂解反应的作用规律。结果表明MgO可将AIB以84.2%的摩尔选择性高效转化为ANIB,并具有优良的催化稳定性。γ-Al2O3、TiO2等金属氧化物的加入将导致剧烈的酮基化反应,均不利于DMK的制备。Si02是较为理想的AIB热裂解反应催化剂,焙烧温度将影响催化剂表面羟基浓度和形态,在实验条件下得到DMK最佳摩尔收率为31.0%,此时AIB转化率为67.8%,与无催化热解相比,SiO2催化裂解可大幅提高AIB热裂解反应效率,反应条件还有进一步的优化的空间。