催化裂解工艺是目前生产乙烯、丙烯的重要途径,因而受到国内外相关领域科研工作者广泛的关注。催化裂解过程是一个复杂的反应过程,反应过程中涉及到大量的分子和反应,为准确描述催化裂解的反应过程,需要从分子层次描述整个反应过程,并对复杂分子反应体系中涉及到的热力学和动力学问题进行建模分析,从而更加深刻的认识催化裂解工艺。反应热力学关注反应是否能够发生以及各反应达到化学平衡时的极限分子组成。本文对热力学分析中的平衡常数法进行数学建模,确定了标准状况下的热力学参数计算方法,结合吉布斯-亥姆霍兹公式推算任意反应温度下的热力学性质。在此基础上,实现了任意温度下任意反应的热力学平衡常数的计算。根据获得的平衡常数,可以判断出化学反应是否能够发生,并借助平衡常数计算反应体系平衡时的分子组成。本文选取了丁烯异构化过程对该方法进行验证,计算结果与实验结果一致。在此基础上,构建了1-己烯的催化裂解过程的热力学计算模型,探究了反应温度对反应焓变、吉布斯自由能以及平衡常数的影响,并成功预测了不同反应温度条件下平衡产物的组成分布情况,为后续的热力学模型与动力学模型相结合打下基础。接下来,本文选取碳五烯烃催化裂化过程建立分子尺度的反应动力学模型,基于正碳离子反应机理,制定了14条反应规则。结合课题组自主开发的石油分子管理软件,将其催化裂化反应体系中的分子实现了数字化,并结合制定的反应规则自动生成了包含44个分子,183个反应的正戊烷催化裂解分子路径层次的反应网络。针对催化裂解气-固反应体系,选取LHHW动力学模型来描述分子在催化剂表面的吸附-反应-脱附过程,实现了碳五烯烃催化裂化过程反应动力学模型的构建。最后将热力学模型与动力学模型相结合,用平衡常数判定可逆反应并计算逆反应速率。模拟结果表明,结合热力学分析的催化裂解分子尺度反应动力学模型可以准确计算不同反应条件下主要产物的收率情况,并能成功预测产物在反应器中的分布情况,对理解催化裂化中的分子转化过程起到了指导作用。