论文针对环己烷液相无催化氧化的五釜串联鼓泡搅拌反应器生产装置(BSTR)，建立了氧化装置的过程数学模型。与以往的模型相比，模型考虑了热量衡算关系，能够真实地模拟和预测无冷烷调温工艺的实际生产过程。 由于鼓泡搅拌反应器内存在着强烈的液相返混，气泡的聚并与分散，因此，本论文采用气相和液相均为全混的流动模型，并根据陈纪忠提出的动力学模型，建立环己烷氧化反应过程的数学模型。由于环己烷氧化反应是复杂的自由基反应，氧化反应的反应热难以确定，本模型从该氧化过程中各物质的生成热确定反应热，建立了考虑环己烷汽化热、反应热、设备散热、原料带入热量等的热量衡算关系，能够较好地预测温度的变化趋势，使模型更加符合整个实际生产过程。 鉴于实验室装置与工业生产装置在材质等方面的差异，论文根据工业生产装置的设计数据(44000吨环己酮／年)，对反应速率常数加以修正，并确定了主要氧化反应的反应热。以生产装置增产20％时的实际生产数据(52800吨环己酮／年)检验模型的可靠性。结果表明：该模型可以较成功的模拟装置的实际操作过程。 在此基础上，通过该模型分析了操作参数：环己烷原料进液量、新鲜空气进气量、操作温度和进气氧体积百分含量对生产指标的影响。结果表明，转化率、收率和产量将随着环己烷进液量减少，新鲜空气进气量增多，操作温度的升高和进气氧体积百分含量的提高分别增加，减少和增多。在诸因素中，环己烷原料进液量、新鲜空气进气量和进气氧体积百分含量对生产指标影响较大。本文也通过模型模拟和“均匀设计法”，尝试了从理论角度来改变环己烷原料量、新鲜空气进气量和进气氧含量中两因素或三因素情况下，直接寻找最佳操作点，发现进气氧体积百分含量的适宜范围为19～23％，在工业生产中，可以直接采用空气作为氧化剂，生产成本低，操作方便，是合理的。最后，采用多目标优化方法，寻找最优的进气序列和温度序列。优化结果表明，对于工业生产装置的设计生产能力和增产20％时，采用优化的温度序列和进气序列，生产能力可分别提高9.82％和7.77％。