实际化工过程中有很多气液共存装置,而气液相物理特性差异很大,但通常情况下都将与气相物料相关的动态方程进行拟稳态处理,致使气液相过程变量在相同的时间尺度上变化,不能反映过程真实动态特性。基于拟稳态模型在进行控制系统设计时,由于其压力完全依赖于温度,一般都将物料平衡设计和能量平衡设计同时进行以保证系统稳定及产品质量,而不是分开设计。TE过程(Tennessee Eastman Process)是根据Eastman化工公司的一个实际化工装置提出的,由多个气液共存的化工设备组成,不仅是一个带有循环物流的多变量大系统,更是一个典型的双时间尺度系统。因此,基于TE过程进行双时间尺度特性分析及控制系统研究具有重要意义。基于上述分析,本文以TE过程为研究对象,基于机理建模及所提出的双时间尺度建模原理,通过增加压力和气相温度的独立的动态特性方程,建立了TE过程的全动态模型,拟稳态处理后得到拟稳态模型。接着利用gPROMS流程模拟软件搭建TE过程仿真平台,通过对TE过程各装置的拟稳态模型和全动态模型进行仿真对比分析,表明所建立的各装置模型反映出了压力和气相温度的快变化过程,且该快变化过程与装置内的气相物料的特性有关;再对联立后的TE过程进行仿真对比分析,表明联立后的TE过程模型还原了各装置压力和气相温度的快变化过程,得到了TE过程的真实动态特性。最后基于TE过程拟稳态模型和全动态模型进行控制系统设计,通过物料平衡控制的对比分析,表明压力快变化过程还原后,对压力进行控制可以改善系统物料平衡,减小系统温度的漂移;通过对在物料平衡基础上增加能量平衡控制的对比分析,表明虽然二者控制效果相似,但能量平衡控制可以进一步提升系统性能;通过物料平衡控制对能量平衡控制影响的对比分析,表明全动态模型下加入压力控制可以减少温度漂移,提升系统性能。