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精对苯二甲酸(PTA)是生产聚酯纤维的重要原料，它是由对二甲苯(PX)在以醋酸为溶剂、醋酸钴、醋酸锰为催化剂，溴化物为促进剂，空气为氧化剂，高温液相氧化制得。为了充分理解PX氧化反应的机理和规律，为PTA技术的国产化开发提供依据，本文在前人研究的基础上，着重与工业现场实际相结合，对PX氧化反应器模型的模拟和优化进行了研究。本文综述分析了PX氧化的主、副反应机理，增加了反应器含水量对氧化反应的影响，改进并建立了包括主、副反应综合因素的PX氧化反应器模型。不同于一般的实验室研究，本文力求将PX氧化反应器模型与工业现场的实际生产过程相结合，利用工业数据辨识修正模型参数，并与文献结果进行了比较和分析。本文利用建立的反应器模型，对PX氧化反应工业过程进行了模拟，提供了计算氧化反应器尾气中的氧气和二氧化碳含量、干燥机中对羧基苯甲醛(4 CBA)含量、及整个反应的平均转化率、平均收率的方法，并与现场数据进行了分析比较。本文在辨识模型的基础上，定量描述了催化剂浓度、反应温度、反应器含水量、反应停留时间对主、副反应的影响，并对反应的最佳工艺条件进行了优化研究。针对现生产操作中醋酸单耗过大以及生产装置扩容问题，在不影响产品质量的条件下，本文分别研究了最少醋酸单耗和最大PX处理量等优化命题，对优化结果进行了分析。本文得到的PX氧化反应的主、副反应器模型以及优化的研究结果为对苯二甲酸工艺的技术改造及国产化开发提供了依据和手段。