原油的重质化趋势、不断升级的环保标准以及日益上升的低碳烯烃需求都对催化裂化工艺提出更为严苛的要求,催化裂化工艺需要不断升级和优化。本文基于结构单元集总方法,建立了分子水平的催化裂化反应动力学模型,并结合MIP-CGP装置特点,研究了 MIP-CGP反应器内的油品分子转化规律,揭示了工艺条件对催化裂化产物分布的影响机制,可以指导催化裂化装置的工艺优化。论文首先对催化裂化原料油进行分析检测,建立了油品分子组成矩阵,得到了原料油的数字化表达。借助超临界流体萃取分馏和柱色谱分离技术将重质原料油分离成窄馏分油和亚组分油,并综合多种仪器分析手段获得油品的平均分子结构参数和烃类组成信息。根据原料油分子组成特征,选取24个结构单元构建催化裂化体系中油品分子的结构向量,建立了含有4539个分子的分子库。利用模拟退火算法进行多目标优化,使计算性质指标与仪器检测结果相吻合,得到数字化表达的原料分子组成矩阵。结合催化裂化反应机理,基于结构单元集总方法,编制了 96条反应规则。结合原料分子矩阵和反应规则,通过MATLAB编制程序建立了约含有118272个反应的反应网络。针对反应网络,构建反应动力学微分方程组,联合反应速率因子矩阵,采用改进的Runge-Kutta法进行数值求解,构建了分子水平的催化裂化反应动力学模型。通过固定流化床小试试验对模型进行验证,在产物馏分分布、碳数分布和典型分子含量等方面具有较好的一致性。结合MIP-CGP工艺的两段串联反应器结构特征,构建了 MIP-CGP工艺反应过程模型,并通过工业数据验证了模型的可靠性。利用模型研究了 MIP-CGP反应器内的油品分子转化规律,发现在第一反应区中以裂化反应为主,烯烃大量生成,第二反应区中有利于氢转移、烷基化和异构化等二次反应的发生,烯烃转化为异构烷烃和芳烃。汽油收率和质量双目标优化的计算表明,当操作温度为510℃-530℃、剂油比为8.0-9.0时,汽油收率达到42%以上,烯烃含量低于15%的国六指标要求。以多产丙烯为目标的模拟计算表明,当反应温度高于520℃、剂油比大于7.0时,丙烯收率大于8.0%,满足炼厂MIP-CGP装置多产丙烯的目标。