精对苯二甲酸(PTA)是生产聚酯纤维的主要原料。其生产有两道工序：对二甲苯(PX)氧化工序和粗对苯二甲酸(CTA)加氢精制工序,其中CTA加氢精制工序是利用氢气在高温高压下,经过Pd/C催化剂,将经PX氧化工序后形成的杂质对羧基苯甲醛(4-CBA)还原成对甲基苯甲酸(PT酸)再结晶分离,得到高纯度的PTA产品。本文以某PTA装置加氢反应过程为对象,使用ASPEN PLUS、 ASPEN DYNAMICS对其进行了稳态、动态模拟及控制仿真研究。目前,国内外学者对PTA装置CTA加氢反应过程的主、副反应动力学和催化剂都有较细致的研究,并以其为基础建立了CTA加氢反应稳态模型。但在工业实际中,从稳态模型中无法了解参数变化时反应过程的动态特性。由此,基于CTA加氢反应机理,本文利用实际装置运行工况数据建立了稳态模型。在此基础上,对反应器、换热器、结晶器进行尺寸核算,添加控制回路并实现压力校核,在ASPEN DYNAMCIS中实现了该过程的动态模拟。在CTA加氢反应过程的动态模型中,本文给予CTA(即负荷)、饱和水的流量阶跃测试,并详细分析了杂质4-CBA和各反应产物的动态响应特性。结果表明当CTA增加时,各生成物组分浓度均会增加；当饱和水流量增加,除4-CBA、4-HMBA浓度增加,其余组分浓度均减小。本文在动态模拟分析的基础上,设计了反应进料双闭环比值控制系统以及单回路控制系统-温度控制器、氢气流量控制器。当CTA流量增加时,调节设置双闭环比值控制系统后,从动量饱和水也同样增加,加氢反应器进料CTA浓度将在控制作用下稳定下来,从而提高了实际的生产负荷；进一步调节温度、氢气流量控制器后,调整加氢反应操作条件,可以保证反应器底部物料中4-CBA浓度尽快恢复到原先的工艺指标,保证PTA产品的质量。由于操纵变量温度、氢气流量与主被控对象反应器底部出料中4-CBA含量、副被控对象一氧化碳含量(脱羰反应副产物)相互耦合,为进一步分析和优化此过程的控制性能,本文针对该过程设计了一个多变量的预测控制器。该控制器通过DMCplus实现,控制变量为反应器底部出料中4-CBA含量和一氧化碳含量,操纵变量为反应温度和氢气流量。经仿真表明,DMCplus多变量控制器具有较好的控制性能。