化工生产过程中,化学反应失控是一类典型的异常工况,该类工况常导致严重的事故后果。虽然引发化学反应失控的表观原因繁杂,但究其原因是物质储运过程中或工艺反应过程中热管理失衡导致的。从能量衡算的角度讲,体系的热积累取决于热生成和热移出,而上述三项热量取决于反应热力学、反应动力学、体系热移出能力、体系传热能力、体系传质能力等方面的特性。因此,开发一套可以预测反应失控特性的数学计算方法对于物质储运过程、化工装置反应过程的边界条件设置、反应风险评估以及事故后果预测有重要意义。本论文首先选取过氧化二叔丁基等六种热分解行为剧烈的物质,通过差示扫描量热实验获取其热分解基础数据,并通过绝热量热实验获取其热失控行为及特征数据。其次,基于MATLAB平台构建具备数据导入、数据清洗、等转化率法计算反应动力学以及求解微分方程等功能的算法,该算法中包括了分解反应热力学、动力学、传质、传热等方面的计算及耦合。第三,基于该算法对物质热分解失控过程进行了模拟计算,并将小尺寸的计算结果与实验结果进行了对照,其中所构建模型（FTM）的计算结果与绝热量热实验结果的符合度在83%～90%之间;FTM与商业软件（AKTS）的计算结果符合度在92%～97%之间,表明该模型对热分解特征参数的计算及分解过程的模拟具备较高的准确性。最后,基于该算法研究了大尺寸条件下,物质热分解失控行为及其影响因素,包括包件尺寸、导热系数及环境温度等,最终提出物质储运过程中应避免高热环境、借助技术手段提高内部热导率以及降低包件尺寸等建议。