月桂烯是精细化工和医药化工中重要的产品和原料,目前,β-蒎烯高温热裂解(热异构化)是工业上生产月桂烯的最主要途径。本文主要对月桂烯工业化生产过程中的核心装置—热裂解反应器进行了建模,依据所建模型对反应过程进行了模拟与优化分析,并提供了高温热裂解管式反应器控制系统集成方案,研究结果为实际生产过程操作的优化与控制提供重要参考。主要研究内容如下:(1)对化工过程模拟的常用方法及典型应用、热裂解过程模拟技术及其应用进展、以及化工过程常用的几种建模方法进行了全面的总结和评述,为本研究技术路线和方法的建立提供参考。(2)在系统分析β-蒎烯热裂解生产月桂烯的反应机理基础上,参考A.Stolle等人所提出的反应网络及其机理,提出了建模合理性假设,对β-蒎烯热裂解反应过程进行了物料衡算和热量衡算,建立了热裂解过程参数随轴向位置变化的稳态模型。为了降低参数估计的难度,在固定各个反应活化能大小的前提下,结合工业现场采集的数据,采用SQP算法和吉尔算法相结合的方法估计了模型中的4个反应的指前因子;并进行模型的验证,模型预测值与实际值的平均相对误差为0.367%,平均绝对误差为0.279,验证结果表明所建立的数学模型具有很好的预测精度,能够应用于工业离线分析。(3)利用已建立的数学模型对热裂解管式反应器内的主产物-月桂烯的浓度分布和实际反应温度的分布进行了详细的模拟,并分析了进料流量和加热温度的变化对反应器出口月桂烯产品纯度的影响。同时,在保证反应器平均加热温度相同的情况下,设计了热裂解管式反应器的多种加热方案,通过比较反应器出口月桂烯的纯度,优选了其中的三段式升温加热作为管式反应器的最佳温度控制方案。(4)对月桂烯生产过程进行了自动控制方案的设计与系统集成。构建了以IPC+PLC的形式工艺过程控制和数据采集系统平台,为过程控制和后期的过程系统优化建立良好基础。