乙苯是石油化工芳烃产业链中的重要一环,大部分作为苯乙烯生产的原料。乙烯和苯烷基化是重要的乙苯生产工艺,该工艺重要特征是绝大多数副产物可以被分离出来,然后经循环回收到烷基转移反应器中,转化为乙苯,从而提高全流程选择性。然而这种反应-分离循环系统的非线性特性会导致雪球效应,即小的负荷变化引起大的循环流量变化,会导致复杂的动态效应,因此需要设计一个合理的控制方案来实现平稳运行。本研究分析了乙烯液相法制乙苯装置,建立了物性和热力学模型、单元操作模型、工艺结构模型和过程控制模型并实现动态模拟仿真。对比仿真结果与设计数据验证了模型的准确性。同时,通过动态仿真模拟复现了实际乙苯工艺中由多乙苯循环至烷基转移反应器导致的雪球效应现象。为了提高设计和验证控制方案的效率,分析了现有仿真程序中调用次数最多、运行周期最长的部分,并分析了单元操作模型求解之间的依赖关系,设计了一种考虑单元操作模型求解顺序的并行计算方法,并估计了加速比的理论上限。使用多线程并行和向量化并行,分别在两种粒度上优化了模型求解算法。在建立的乙苯动态模拟仿真程序上模拟了装置5小时的运行状况,结果表明与原程序相比最高加速比为2.61,模型求解在70.98秒内计算完成。为了削弱雪球效应导致的复杂动态特性,设计了基于动态矩阵控制的监督控制层控制方案来实现协同控制。新方案利用循环内的多个单元操作协同削弱了循环流量的波动。通过对传统控制方案、选取乙烯进料量作为扰动变量的新控制方案和不选取扰动变量的新控制方案的对比研究,结果表明两种新控制方案能够有效地削弱雪球效应,其中不选取扰动变量的新控制方案有着较好的循环流量稳定效果。