顺酐是重要的化工中间体之一,固定床钒磷氧化物催化正丁烷制顺酐工艺是目前技术最成熟、应用最广泛的工艺。为克服列管式反应器的热点控制、催化剂失磷带来的选择性下降以及溶剂提纯工段的大量废水处理等固定床钒磷氧化物催化正丁烷制顺酐工艺的固有难题,以优化反应器和工艺流程为出发点对该工艺进行了以下四方面的研究：(1)利用微型固定床积分反应器研究了固定床钒磷氧化物催化正丁烷氧化制顺酐的动力学。在双三角反应网络的基础上,提出了新的反应网络,建立了本征动力学模型。统计检验表明,该模型的预测值与实验值的相对偏差小于5%。(2)采用拟均相一维平推流模型建立了单管反应器数学模型。该模型预测的床层温度与实验结果相吻合,反应器出口产物组成的预测值与实验值的误差在5%以内。采用该模型对部分操作参数(正丁烷进料浓度、体积空速、熔盐温度、入口压力、原料气入口温度)进行了敏感性分析。(3)研究了钒磷氧催化剂的磷流失过程和磷补加对反应的影响,建立了考虑催化剂磷流失和补加的动力学模型。发现正丁烷生成顺酐的主反应速度不受磷流失的影响,而副反应速度与磷含量成线性关系。在此基础上,建立了考虑磷流失和补加的单管反应器模型。该模型预测的床层温度和催化剂表面磷覆盖率变化与实验结果相吻合。(4)结合工业装置现场数据,采用Aspen Plus流程模拟软件建立了固定床正丁烷氧化制顺酐工艺的全流程模拟性,并对解析塔和吸收塔的部分工业操作参数进行了敏感性分析。