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催化裂化装置是炼油工业中公认的工艺技术最复杂、经济效益最高的生产装置，提升管反应器先进控制与实时优化是取得整个催化裂化装置效益的关键技术，而模型则是实施先进控制与实时优化的基础。但是，由于提升管反应器生产过程中存在着许多重要的、不可测变量，如催化剂循环量、催化剂活性、进料组成、裂化反应热等，这些不可测变量的存在已成为实施实时优化与控制的瓶颈。
本文首先按照Weekman提出的十集总划分方法，基于过程动态学微观衡算的模型化方法，详细的推导了提升管反应器反应过程的十集总拟稳态模型。通过模型参数校正的方法完善了十集总模型参数，进行了十集总拟稳态模型仿真。仿真结果与工艺理论相一致，反映了不可测输入变量对反应产物分布的影响。
其次，基于提升管内反应历程和传热过程的分析，提出了一种易于将反应器反应过程的拟稳态模型和设备仪表的动态模型相融合的动态模型化方法，建立了提升管反应器的十集总动态模型。仿真结果表明，模型可以很好地反映过程的动态特性，证明了动态建模和简化方法的合理性和有效性。
最后，本文系统地研究了FCCU提升管反应器不可测变量的可观测性问题。结合FCCU提升管反应器的实例，分析了建模假设与简化问题对实时优化与控制的影响，提出了面向实时优化与控制需求的建模假设与简化原则。进行了FCCU提升管反应器不可测输入变量可观测性分析和降阶观测器的设计，并进行相应的仿真研究。仿真结果表明，所设计的降阶观测器是可靠和有效的，对于不同的简化数学模型，观测器观测的不可测输入量个数是不同的。基于本文的提升管反应器数学模型，可观测的不可测输入量的个数至少大于2，该结论明显优于至今文献给出的结果。