丙烯是我国化工行业生产的重要有机原料,主要用于生产聚丙烯、环氧丙烷、异丙醇和丙烯腈等石油化工产品。蒸汽裂解（Steam Cracking,SC）和流化催化裂化（Fluid Catalytic Cracking,FCC）是我国丙烯的主要石油生产路线,产能占比约为58%。近年来,以甲醇制烯烃（Methanolto Olefins,MTO）、甲醇制丙烯（Methanol to Propylene,MTP）和丙烷脱氢（Propane Dehydrogenation,PDH）为代表的非石油路线技术生产丙烯的产能占比增加,结合我国“富煤少气缺油”的能源结构特点,其逐渐成为我国丙烯来源的重要补充。与SC/FCC工艺等石油生产路线相比,MTO/MTP工艺投资成本高,并且受到外购原料甲醇价格波动大的影响,在低原油价格的背景下工艺装置的盈利能力较低。本文以Lurgi固定床MTP工艺为研究对象,通过数学建模对现有生产装置进行计算机模拟和优化,以降低工艺能耗并提高丙烯收率,增强反应装置的市场竞争力,主要研究内容如下:（1）基于六段固定床MTP生产装置建立一维拟均相的反应器模型,考察甲醇空速、床层初始温度、回炼烃组成等操作条件对产物分布的影响。结果表明:甲醇空速增加可以提高反应器的产能,但原料转化率和丙烯选择性会略微下降;增加反应温度可以增加丙烯选择性,但容易导致催化剂发生结焦失活;回炼烯烃中C4和C5对丙烯生成具有较大的促进作用,当两者的碳基摩尔分数占比为20%～25%时,丙烯选择性高于65%。（2）考虑不同催化剂颗粒粒径条件下内扩散的影响,建立一维非均相的MTP固定床反应器模型,通过分子扩散系数耦合气固传质过程对反应结果的影响;基于动态模型考察催化剂结焦失活过程中产物分布的变化规律。（3）以甲醇处理量和丙烯选择性为目标对年产50万吨丙烯的MTP反应装置进行操作条件优化。通过改进的粒子群优化算法（Particle Swarm Optimization,PSO）结合有限元正交配置法（Finite Element Orthogonal Collocation,OCFE）对甲醇进料流率、床层初始温度、水醇比等操作条件进行同步优化,甲醇处理量增加58.9 mol/s,丙烯选择性提高7.23%。