乙酸乙酯(EA)又名醋酸乙酯，分子式C4H8O2，是一種重要的有機(jī)化工原料，是一種快干性溶劑，具有令人愉快的香氣。乙酸乙酯有多種用途，可作為制造乙酰胺、乙酰乙酸酯、甲基庚烯酮、合成香料以及其它有機(jī)化合物的原料;在紡織工業(yè)中用作清洗劑，在食品工業(yè)中用作芳香劑，在香料工業(yè)中是最重要的香料添加劑。

可作為許多類樹脂的高效溶劑，廣泛應(yīng)用于油墨、人造革、膠黏劑等的生產(chǎn)中，也是制造藥物、染料的原料。乙酸乙酯由于其特殊的性能，在世界化工市場相當(dāng)活躍，近年來乙酸乙酯的需求在不斷增加。

基于DCS的乙酸乙酯生產(chǎn)綜合實訓(xùn)系統(tǒng)是根據(jù)實際典型流程化工生產(chǎn)，完全按照工廠實際工藝狀況并結(jié)合教學(xué)實訓(xùn)的要求而進(jìn)行工程化設(shè)計的教學(xué)實訓(xùn)平臺。該實訓(xùn)系統(tǒng)能進(jìn)行乙酸乙酯產(chǎn)品的真實安全生產(chǎn)和連續(xù)化實體運(yùn)行，掌握化工單元過程的操作方法，具有非常重要的作用。

該實訓(xùn)系統(tǒng)以乙酸(CH3COOH)和乙醇(C2H5OH)為原料，在催化劑(濃硫酸)的作用下進(jìn)行液相酯化反應(yīng)生成粗乙酸乙酯，經(jīng)過精餾，對產(chǎn)品進(jìn)行提純，最后進(jìn)行水解反應(yīng)，回收脫水液中的酯、醇。

1、酯化段

自醋酸送料泵和乙醇送料泵來的醋酸、乙醇經(jīng)流量計計量，進(jìn)入酯化釜中，在硫酸催化下，迅速反應(yīng)，塔頂為酯、水的二元混合物，并含少量酸，氣體經(jīng)冷凝、冷卻后進(jìn)入分相器，在分相器內(nèi)分層，下層的脫水液到釜底殘液罐;上層的酯一部分回流，一部分打到后塔中。

2、分餾段

粗酯槽來的粗酯經(jīng)流量計計量后，從脫水塔中部進(jìn)入。塔頂氣體經(jīng)冷凝冷卻后，通入軟水經(jīng)靜態(tài)混合器在脫水水洗分相器分層，下層的水相采出到脫水液貯槽，上層的酯相回流進(jìn)塔頂，多余部分根據(jù)脫水回流罐液位及酯相含量采出到粗酯罐或混合酯罐，塔釜得合格的酯，通過精制塔進(jìn)料泵由過料調(diào)節(jié)閥控制進(jìn)入精餾釜，經(jīng)精餾塔去色得成品乙酯。

3、水解段

乙酸乙酯和水1：1進(jìn)入釜式反應(yīng)器進(jìn)行水解，同時加入濃硫酸作為催化劑，反應(yīng)達(dá)到平衡后，打入脫醇塔脫醇，釜內(nèi)乙酸打回乙酸原料罐，脫醇塔脫出的醇打入乙醇精制塔，用泵打回乙醇原料罐，再供酯化配料使用。

裝置的原料通過酯化、水解反應(yīng)可以達(dá)到循環(huán)利用，酯化的產(chǎn)物可以作為水解的原料，水解產(chǎn)物又可以作為酯化的原料，即實現(xiàn)酯化-水解熱態(tài)循環(huán)生產(chǎn)全流程。

1、DCS控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

該系統(tǒng)應(yīng)用TDCS9200集散控制系統(tǒng)對整個工藝流程進(jìn)行控制，完成乙酸乙酯的合成、提純、水解。TDCS9200集散控制系統(tǒng)是一套分層分布式的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)采用工業(yè)控制計算機(jī)為上位機(jī)，現(xiàn)場由傳感器將信號傳送到TDCS9200中的信號采集模板，再由采集模板將數(shù)據(jù)通過控制網(wǎng)絡(luò)(CNet)傳送到ST9161主控模板。

再由主控模板通過系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)(Snet)將數(shù)據(jù)傳送到上位機(jī)供操作人員觀察和監(jiān)控。同時操作人員在上位機(jī)上發(fā)出的指令由Snet網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到主控模板，再由主控模板經(jīng)過運(yùn)算發(fā)送指令由Cnet網(wǎng)絡(luò)到I/O模板對應(yīng)的端子，再到現(xiàn)場的執(zhí)行器。TDCS9200控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如下圖所示。

2、控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計方案

根據(jù)乙酸乙酯項目的工藝要求，確定控制范圍、輸入、輸出點(diǎn)后，對系統(tǒng)進(jìn)行配置選型。系統(tǒng)設(shè)計為1個現(xiàn)場控制站，4個操作員站(其中1臺兼工程師站)、一臺報表打印機(jī)。

配備標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)機(jī)柜，控制站和操作站之間通過系統(tǒng)網(wǎng)連接，通訊介質(zhì)為五類非屏蔽雙絞線?？刂普景惭b于中控室內(nèi)，用于實訓(xùn)裝置的數(shù)據(jù)采集和控制;操作員站和工程師站安裝于中控室內(nèi)，用于對實訓(xùn)系統(tǒng)的監(jiān)視和管理。

乙酸乙酯生產(chǎn)DCS控制系統(tǒng)輸入信號主要有各個塔、釜的溫度，各個塔、釜、罐的液位，各個塔、釜的進(jìn)料、回流流量。相關(guān)的設(shè)備有：乙酸儲罐、乙醇儲罐、硫酸儲罐、粗酯儲罐、精酯回流罐、酯化釜、酯化塔、脫水塔、酯精餾塔、水解液儲罐、水解釜、脫醇塔、進(jìn)料泵、回流泵、變頻器、電動調(diào)節(jié)閥、調(diào)壓模塊等。共有模擬量輸入(AI)51個輸入點(diǎn)、模擬量輸出17個輸出點(diǎn)，開關(guān)量(DO)32個點(diǎn)。系統(tǒng)預(yù)留的備用點(diǎn)共AI點(diǎn)14個、AO點(diǎn)15個、DI點(diǎn)224個、DO點(diǎn)10個。

系統(tǒng)軟件：應(yīng)用正泰中自研發(fā)的Suny Tech8.0組態(tài)軟件完成對六臺泵的變頻PID控制程序，酯化釜等夾套和釜內(nèi)溫度串級控制程序，以及根據(jù)液位、溫度對各個儲罐、塔的進(jìn)料電動調(diào)節(jié)閥的控制程序等，以及所有設(shè)備的啟?？刂频瘸绦?。實現(xiàn)對各工藝參數(shù)的實時監(jiān)控和控制。乙酸乙酯實訓(xùn)系統(tǒng)實時監(jiān)控畫面如下圖所示。

3、DCS控制系統(tǒng)實現(xiàn)功能

(1)實現(xiàn)了溫度、壓力、流量、液位等工藝參數(shù)的采集、實時監(jiān)控和控制;實現(xiàn)測量值、設(shè)定值和輸出值的動態(tài)棒圖與數(shù)字雙重顯示，所有的PID調(diào)節(jié)均設(shè)手自動切換按鈕，可實現(xiàn)手動與自動控制之間的無擾切換。

(2)實現(xiàn)電動設(shè)備的連鎖控制，專門設(shè)計了邏輯顯示畫面，提示操作員邏輯的執(zhí)行情況。

(3)實現(xiàn)工藝參數(shù)的趨勢顯示，歷史數(shù)據(jù)和歷史曲線的查詢;歷史趨勢畫面可顯示任意參數(shù)在一定時間內(nèi)的變化趨勢。

(4)報警信號的實時顯示與記錄;

(5)工藝參數(shù)的報表生成、打印;

(6)監(jiān)控界面的工藝流程圖采用了分層結(jié)構(gòu)，在整個乙酸乙酯工藝運(yùn)行的總貌圖中，可靈活進(jìn)入各級流程圖，詳細(xì)顯示各部分運(yùn)行流程及狀態(tài)，所有設(shè)備的啟停、開關(guān)等操作都可在工藝流程圖中實現(xiàn)。并且在監(jiān)控狀態(tài)下可實現(xiàn)控制參數(shù)的在線修改。