月桂烯是香料产业中重要的化学品原料和中间体,工业上获得月桂烯的主要途径是β-蒎烯热裂解。在生产操作中,一般以裂解获得产品中的月桂烯质量浓度达到78%以上作为产品质量控制指标。本文以月桂烯生产中的核心装置—β-蒎烯热裂解反应器为主要研究对象,建立了β-蒎烯热裂解反应过程的工业装置模型,并开展了生产过程的全流程模拟和工艺操作条件优化的研究,研究结果为月桂烯生产操作提供指导。主要的研究工作内容如下:(1)系统研究了β-蒎烯热裂解生产月桂烯工艺,β-蒎烯热裂解制备月桂烯的机理和动力学模型,化工过程模型化的进展。全面分析了热裂解反应过程中各个物质之间的反应关系,选择了A.stolle提出的裂解反应网络和动力学模型作为本次建模研究的基础。(2)基于国内某β-蒎烯热裂解反应装置流程,建立了主要操作单元模型,包括:裂解反应器、预热器、降膜蒸发器、一级冷却器和二级冷却器,并利用gPROMS计算平台,对模型涉及的物性参数和模型动力学参数进行计算和估计,进而构建了完整的β-蒎烯热裂解反应过程的模型。本文利用六组不同工况下的稳态运行数据对动力学参数进行估计,五组运行数据进行模型验证。验证结果表明模型对月桂烯产品浓度具有较好的预测性能,可用于指导生产过程操作。(3)利用所建立的模型,对β-蒎烯热裂解反应过程进行系统模拟和操作优化。首先,设定β-蒎烯转化率、月桂烯出口浓度和单位能耗等三个关键生产工艺指标,基于模型模拟反应过程,分析进料流量、反应压力和反应温度等操作参数对工艺指标的影响变化,并由此获得了一个较优的操作工况,作为工艺操作条件优化的初始值;然后,提出一种单位能耗最低的目标函数,利用NLPSQP算法在一定约束条件下计算得到一组最优操作参数。优化结果可为月桂烯的工业生产操作提供重要参考。