催化裂化装置在石油加工过程中占有十分重要的地位,是当今石油炼制的核心装置之一,而反应-再生系统又是装置中最重要的部分,其反应机理和工艺动态过程错综复杂,这给工业过程控制提出了较高的要求。而先进控制算法在装置上的应用能显著提高其经济效益,但先进控制算法的实施首先需要获得装置的动态数学模型。为此不少学者在建立催化裂化装置模型上做了大量的工作。本文首先概述了催化裂化装置工艺发展过程,了解了目前炼油厂使用的主要类型,及装置工艺发展现状。催化剂是制约装置发展的主要因素之一,因此有必要对催化剂的发展做一概述,然后了解了工业过程控制在催化裂化装置上的实施情况。经过以上各方面的了解,最后选择了同轴式和前置烧焦罐式两类催化裂化装置作为研究对象。通过对两类装置工艺特点的分析,选用机理分析建模方法,把原料和产品划分为五个集总,分别建立两类装置的机理模型。由于机理模型太复杂,通过对工艺过程的分析对所建模型进行了简化,最后得到了适合于控制的控制模型。要使得到的控制模型应用于实际的装置,还需要解决两个问题:一、控制模型中的一些变量是不可测量的,需要对部分变量进行参数估计;二、目前大多数控制都是以线性系统理论为基础的,因此对所得的控制模型进行线性化处理,得到线性化状态方程。在参数估计部分,本文首先总结了参数估计的一些方法,然后针对催化裂化装置的特点选取了最小二乘方法进行参数估计,给出了同轴式装置参数估计的详细步骤。在线性化过程中,由于本文考虑了装置的纯滞后因素,并且所得的控制模型为非仿射非线性系统,因此为了处理的方便,采用了常规线性化方法即泰勒展开法,文中给出了较详细的线性化过程,最后对所得的线性化状态方程组用一组工业数据进行了仿真验证。本文最后根据前面几章的推导过程和得到的线性化方程,用Visual C++ 6.0集成开发环境,开发了催化裂化装置控制模型计算软件,软件主要包括同轴式和前置烧焦罐式两类装置测量数据输入,后台控制模型计算,动态趋势图绘制,与Excel报表通讯等几大部分。为了更方便的得到测量数据,软件开发了串口采集和OPC客户机采集两种数据采集方式。