USC-80U型乙烯裂解炉是斯通-韦伯斯特公司(S-W)专利设计的近年来使用比较多的一种乙烯管式裂解炉。本文以该炉型为研究对象,综合石油化工、计算机、控制等多学科的理论和技术,建立了反映裂解炉中利用石脑油裂解制取烯烃过程的严格的机理模型,并将基于模拟退火思想的粒子群优化算法应用于该模型进行操作优化。主要工作内容如下:首先,介绍了USC-80U型乙烯裂解炉的主要特点,对其主要运行过程进行了分析,根据裂解炉反应管和辐射室构成的综合系统中各物质满足的动量守恒、质量守恒和能量守恒三大规律,对反应、传热、结焦等过程进行了详尽的机理分析,构建了裂解炉的考虑结焦过程的全周期综合模型,并实现计算机仿真。其中分子动力学模型采用kumar提出的分子动力学模型,其一次反应系数用matlab工具箱进行了调整,使得该分子模型对所研究的实际工况更有适应性。对仿真结果进行了分析,阐述了裂解炉各个工况参数在运行周期中随运行时间和管长的变化情况,对实际工业生产有一定的理论指导意义。其次,对常用的智能优化算法PSO算法和模拟退火算法进行了分析测试。考虑裂解炉的实际优化问题,建立了以获得最大净利率为目标的优化命题,命题中,以石脑油进料流量、稀释蒸汽比和裂解气出口温度为决策变量,以实际工况各种限制作为约束条件。最后,对USC-80U炉型裂解炉传热动态模型进行了推导综述,为将来进一步研究裂解炉的动态仿真和实现在线优化奠定了基础。