本文以“中国石油兰州石化分公司丙烯腈反应器先进控制与优化”工程为背景，系统地研究了丙烯腈反应器系统的控制和优化问题，并成功实施了先进控制与优化，取得了满意的效果。 论文首先分析了丙烯腈生产工艺流程以及Delta V集散控制系统：在原有DCS基础上，集成了先进控制与优化工作站，实现了基于OPC技术的DCS系统与工作站的双向数据通讯，构建了数据采集、分析和处理及控制平台；再利用AtLoop PID参数自整定软件包对装置中不稳定回路进行了PID参数整定，使得回路运行平稳。 广义预测控制是一种基于参数化模型的预测控制算法，它将自适应机制和预测控制相结合，可以及时修正由于系统参数变化而产生的预测误差，从而改善控制系统的动态性能。论文根据实际丙烯腈生产工艺，设计并实现了丙烯腈反应器温度的广义预测控制。反应器温度波动范围由原来的±1.0℃减少到±0.25℃，较好地解决了由丙烯进料、氨进料、空气进料、反应器压力等因素引起的反应器温度的波动问题。 在上述工作基础上，实施了丙烯腈反应器系统的优化，包括丙烯腈反应器操作参数正交优化和在线优化。通过正交优化确定了反应器的优化潜力和粗略的优化工作点，再采用自适应稳态优化算法实施了在线操作优化，以保证反应器一直工作在相对优化的工作点。 基于上述工作，成功开发了丙烯腈反应器温度预测控制软件和丙烯腈反应器在线操作优化软件。丙烯腈反应器先进控制与优化系统已经在兰州石化的3，1200T/Y丙烯腈装置上得到了成功的应用，提高了反应器收率，获得了巨大的经济效益。 本文最后还研究了自适应极值优化问题，介绍了基本概念和算法，进行了仿真研究，并展望了自适应极值优化技术在丙烯腈反应器上应用。