复杂工业过程的建模、模拟与优化一直是过程系统工程(PSE)领域的核心研究内容。本文以某化工厂60万吨PTA生产装置氧化工段流程为对象,建立了氧化工段核心流程以及氧化工段全流程的严格机理模型,并将该机理模型作为“PTA生产过程PX和醋酸单耗的实时检测预警优化”的计算核心,实现了PTA氧化过程的工况实时检测与优化。本文的主要工作包括如下三部分:1)对工业过程进行建模时,需要对模型进行参数估计来校正模型参数,针对传统参数估计方法求解收敛性差的缺点,提出一种用于多工况,大规模工业过程建模的参数估计方法。并对PTA氧化工段核心流程模型(包括氧化反应器、四级冷凝器、第一结晶器等)的建模问题进行了应用研究,获取了适用于多工况下的PTA氧化工段核心流程模型。2)进行了PTA氧化工段全流程的建模与模拟,包括氧化反应器、四级冷凝器、第一结晶器、高压吸收塔、常压吸收塔、溶剂脱水塔系统等,使得全流程模型可以求解并吻合设计数据。3)基于COM技术,设计编写了“PTA生产过程PX和醋酸单耗的实时检测预警优化”的计算服务端软件。以机理模型为后台计算核心,通过与现场PHD服务器的实时通信,实现了PTA氧化过程的实时工况预测与优化。