顺酐（MA）是一种重要的化工中间体,由钒磷氧（VPO）催化剂作用下的正丁烷选择性氧化反应工艺已经成为顺酐生产的主要工艺。研究表明,VPO催化剂的活化对催化剂的反应活性、MA选择性等具有最为重要的影响。因此,本文针对国产VPO催化剂诱导期长、顺酐选择性低等主要问题,考察了非原位活化条件对催化剂结构和性能的影响,并研究了乙酸和丙烯酸的产生路线,在此基础上提出了能够描述乙酸和丙烯酸形成的动力学模型,建立了单管固定床反应器的二维模型,以期为国产VPO催化剂的工业化应用提供技术支撑。主要研究内容如下:（1）考察了非原位活化过程中水蒸气浓度、活化温度、活化时间以及空气体积分数对催化剂结构性能的影响。结果表明,活化条件的改变引起了 VPO催化剂中（VO）2P2O7的结晶度以及VOPO4含量的变化,从而导致了催化剂的转化率和MA选择性的不同,并发现了水蒸气对（VO）2P2O7晶体的形成及V4+氧化的促进作用。在此基础上,提出了 VPO催化剂在air/N2/H2O活化气氛下的晶相转变过程。进一步对活化条件进行了验证,提出了一种获取高稳态性能VPO催化剂的非原位活化方法,并且活化时间由原位活化的超过100h缩短至10h。长周期考评结果表明,该方法活化的催化剂的稳态转化率为84%,稳态选择性为64%,达到与原位活化相同的水平。（2）以优选条件活化的VPO催化剂为研究对象,考察了固定床反应器中正丁烷氧化反应的产物分布,特别是乙酸、丙烯酸和顺酐选择性随反应条件的变化规律。分析了乙酸、丙烯酸和顺酐的生成路径,基于工业反应条件下的动力学实验数据,建立了能够准确描述正丁烷、顺酐、一氧化碳、二氧化碳、乙酸和丙烯酸生成与消耗速率的正丁烷选择性氧化制备顺酐反应的本征动力学模型。（3）基于正丁烷氧化反应动力学模型,建立了带盐浴换热的工业单管拟均相二维反应器模型,得到了典型工况下单管反应器的床层温度分布、各组分床层浓度分布以及床层压力分布,并考察了不同操作条件对床层热点的影响,对国产VPO催化剂的工业化应用有重要指导意义。