DCS控制乙酸乙酯合成水解實訓系統裝置是根據實際典型流程化工生產，按照工廠實際生產狀況并結合教學實訓的要求而進行工程化設計的教學實訓系統。模擬典型流程化工生產系統的生產流程，其目的在于提高學生感性認識與實踐操作技能，培養學生參與操作，理論與實踐相結合，進一步提高專業實驗室水平，滿足化工工藝及化工自動化儀表專業技術人才培養的需要。

其流程、機械結構及參數設計能體現實際化工連續生產的操作流程、運行工作原理及實際現象，并具有故障點設置、排障、設備維護、化工清潔、安全生產培訓功能，同時結合工藝單元流程控制對象，融合了現代化工過程檢測控制軟、硬系統的應用培訓，做到工藝、裝備及控制實訓的有機結合。

本系統立足于提高學生感性認識與實踐操作技能，培養學生參與操作，理論與實踐相結合，進一步提高校內化工綜合實訓基地水平（將校外實訓基地建設同校內化工綜合實訓基地結合，校內化工綜合實訓基地開放、承擔化工生產實操能力培養；校外實訓基地同企業結合，培養學生某一化工產品生產綜合實際工藝流程認知能力；校外實訓基地能力的培養建立在校內化工綜合實訓基地能力培養基礎上）。

裝置滿足高校、高職、高專、技校、職業教育實訓基地及企業培訓中心對高職教育實訓/企業崗位工/初級技術人員培訓需求。用其可以替代傳統的連續化工生產流程純仿真實訓，可實現技能實踐課、認識實習、生產實習、畢業實訓及崗前模擬訓練；同時控制系統知識的廣度和深度可以滿足對職業學院師資隊伍的全面綜合培訓，從而滿足我校高職教育實訓/企業崗位工/初級技術人員培訓需求，為化工生產及控制系統全面實訓考核提供可適宜的綜合培訓系統。

在設備結構、材質與布置上，我們提供詳細的設備結構圖，設備材質為耐酸不銹鋼，能滿足生產運行需要，設備表面拋光（含保溫設備）。裝置強度(材質厚度)具有足夠冗余；根據裝置可使用的區域和高度進行合理的總圖設計和立面設計，總體布局規范、合理、美觀、安全。

在自動控制上，我們的實訓裝置采用DCS控制系統，配套相應的控制系統，并能通過該控制系統實現對裝置的溫度、壓力、流量、液位等參數的測量、控制和監控功能，幾乎所有生產數據和控制參數都實現集散控制和自動控制，能實現對實訓裝置進行操作，對監控數據趨勢進行瀏覽和報表分析、報警查詢等特殊功能。控制點位數滿足標書提出的要求，控制系統及硬件應兼顧通用性及先進性。

在操作控制臺建設上，我們的操作控制臺包括控制站柜體、操作站及操作桌椅，總控制臺布置合理。

在產品設計理念上，以教學工具化工安全及化工設備介紹3D視頻課程體系為基礎提供知識和素養的培訓。化工安全及化工設備介紹3D視頻課程體系能夠幫助老師在上課時很自然地將安全知識、化學品知識和工藝知識等以學生喜聞樂見的形式展現出來，讓課堂變得不會乏味，讓老師講解不再吃力，讓學生理解更加容易；“化工安全教育公共服務平臺"是由化工出版社組織國內頂級專家錄制的專業在線課程，內容十分豐富，更加適用于老師備課、學生自學、撰寫論文時進行參考，其專業和系統的內容可以幫助有意愿的學生更加深入地研究化工安全技術的方方面面。

在產品技能要求上，本套裝置，自主研發將HSE相關理念融入到生產實訓裝置當中，讓學生既了解生產技能操作，又能了解安全規范操作。

(1) 裝置概述

乙酸乙酯是醋酸的一種重要下游產品，具有優異的溶解性、快干性，在工業中主要用作生產涂料、粘合劑、乙基纖維素、人造革以及人造纖維等的溶劑，作為提取劑用于醫藥、有機酸的產品的生產等，用途十分廣泛，發展前景看好。

裝置以乙酸乙酯生產為背景，擴展了水解工藝，實現物料再使用，大大降低了裝置運行成本和對廢液的排放，符合學校工程認證要求，并且擴展了實訓教學的內容。

DCS控制乙酸乙酯合成水解實訓裝置是根據實際典型流程化工生產，按照工廠實際生產狀況并結合教學實訓的要求而進行工程化設計的教學實訓系統。模擬典型流程化工生產系統的生產流程，其目的在于提高學生感性認識與實踐操作技能，培養學生參與操作，理論與實踐相結合，進一步提高專業實驗室水平，滿足化工工藝及化工自動化儀表專業技術人才培養的需要。其流程、機械結構及參數設計能體現實際化工連續生產的操作流程、運行工作原理及實際現象，并具有故障點設置、排障、設備維護、化工清潔、安全生產培訓功能，同時結合工藝單元流程控制對象，融合了現代化工過程檢測控制軟、硬系統的應用培訓，做到工藝、裝備及控制實訓的有機結合。

本系統立足于提高學生感性認識與實踐操作技能，培養學生參與操作，理論與實踐相結合，進一步提高校內化工綜合實訓基地水平（將校外實訓基地建設同校內化工綜合實訓基地結合，校內化工綜合實訓基地開放、承擔化工生產實操能力培養；校外實訓基地同企業結合，培養學生某一化工產品生產綜合實際工藝流程認知能力；校外實訓基地能力的培養建立在校內化工綜合實訓基地能力培養基礎上）。

裝置滿足高校、高職、高專、技校、職業教育實訓基地及企業培訓中心對高職教育實訓/企業崗位工/初級技術人員培訓需求。用其可以替代傳統的連續化工生產流程純仿真實訓，可實現技能實踐課、認識實習、生產實習、畢業實訓及崗前模擬訓練；同時控制系統知識的廣度和深度可以滿足對職業學院師資隊伍的全面綜合培訓，從而滿足我校高職教育實訓/企業崗位工/初級技術人員培訓需求，為化工生產及控制系統全面實訓考核提供可適宜的綜合培訓系統。

我們的實訓裝置采用DCS控制系統，配套相應的控制系統，并能通過該控制系統實現對裝置的溫度、壓力、流量、液位等參數的測量、控制和監控功能，部分工段設有安全聯鎖控制，幾乎所有生產數據和控制參數都實現集散控制和自動控制，能實現對實訓裝置進行操作，對監控數據趨勢進行瀏覽和報表分析、報警查詢等特殊功能。控制點位數滿足標書提出的要求，控制系統及硬件應兼顧通用性及先進性。

在功能要求上，我們的系統能進行裝置開車、停車、運行、故障處理過程中的調節、操作、監控的操作運行實訓學習；可進行實訓評價與管理；能進行安全分析與事故模擬。

在設備結構、材質與布置上，我們提供詳細的設備結構圖，設備材質為耐酸不銹鋼，能滿足生產運行需要，設備表面拋光（含保溫設備）。裝置強度(材質厚度)具有足夠冗余；根據裝置可使用的區域和高度進行合理的總圖設計和立面設計。

該裝置采用DCS系統控制，對裝置比較重要的溫度、壓力、流量、液位等參數的測量均設置了低位、低低位、高位、高高位報警，對可能引發安全事故的參數和裝置均設置安全聯鎖系統，一旦有參數超溫、超壓均會啟動安全聯鎖，第一時間停止相關設備，甚至緊急停車。

(2) 系統功能

1) 系統可滿足工藝操作訓練的各種要求，主要是：

2 可了解手動或自動控制下，特定設備的溫度、壓力及轉速等對常減壓裝置系統正常生產過程的影響，以及通過實踐了解溫度、壓力、進料位置、進料組成、回流比等對精餾和吸收過程的影響。

2 能夠進行單塔操作、串連操作及組合操作。

2 能夠進行連續操作和間歇操作過程。

2) 系統可滿足設備操作訓練的各種要求，主要是：

2 能夠進行常減壓裝置系統設備的安裝檢修及結構改進設計操作訓練。

2 能夠進行設備的平面、立面布置及相關視圖的繪圖訓練。

3) 系統可滿足設備過程控制訓練的各種要求，主要是：

2 控制方案具有多樣性與開放性：對于該實驗裝置，學生可以選擇應用各種控制方案，如單回路控制、串級控制、前饋控制、比值控制、均勻等常規控制方案與多回路控制、多變量解耦控制與預測控制、非線性控制等復雜先進控制方案進行操作實踐。

2 采用先進的DCS控制系統，配備標準工業機柜，1個DCS工程師站，合成工段設有5個操作工位，水解工段設有5個操作工位，精制工段設有5個操作工位。可進行DCS組態與控制實訓。

2 具有系統信號連鎖保護功能，當出現工藝設備超壓、超溫等異常狀態時，系統應及時報警，安全裝置自動開啟，并按設定程序完成自動安全停車。

2 可對溫度、壓力、液位、流量等參數進行控制，液位、流量傳感器設計選用時，均使用不同種類，方便用戶教學使用。

2 主要機動設備的啟、停操作除可就地控制外，還可由DCS操作、控制并顯示運行狀態。

2 主要工藝參數具有就地指示功能。

4) 系統可滿足小試放大及小批量生產要求，主要是：

2 能夠滿擬常減壓裝置系統中的各產品的開發、中試研究模擬工作。

2 能夠完成小批量產品的試生產工作。

2 具有擴展和改造本裝置系統能力與生產效率的預留接口。

5) 裝置可實現HSE及危化實操培訓要求，主要是：

2 能夠滿足化工企業員工和化工專業學生針對安全、健康、環保方面的意識培養和應急演練能力的實訓。

2 能夠滿足應急管理部危化生產作業人員面向發證的培訓考試需要。

2 HSE及危化實操模塊部分，可以根據用戶需要及預算規模進行適應性調整。

(3) 系統特點

我們在乙酸乙酯合成反應的生產流程基礎上進行柔性改造，使該生產裝置更有利于教學培訓，該生產裝置流程可進行分割，可進行間歇或連續操作，在教學、考核上便于學校安排課時；生產上也能滿足不同情況下的需要。因此學校可按現行體制對教學、生產進行管理，裝置主要特點如下：

1) 真實的工業化生產環境中，十分有利于培養學生的安全、健康、環保等職業素質。

2) 該裝置體現了“反應與反應產物分離"的典型化工生產過程，代表了一定的普遍性，十分有利于學生熟悉和掌握現代化的化工生產過程。

3) 該裝置實現了對學生進行化工工藝、化工操作、化工設備、化工儀表、自動控制、DCS集散控制等現代化工操作工技能的培訓，是培訓高技能、高素質現代化工操作工的良好平臺。

4) 可投入真實原料，產品純度90%以上，額定產量15T/a。

5) 裝置設計具有開放性和靈活性，可工段運行也可單元運行。

6) 裝置結構設計負載均衡，設備滿足安全、環保、節能、便利原則。

7) 裝置多樣化地選用動靜設備及檢控儀表，有利于學生開拓視野，增長見識。

8) HSE及危化作業演練模塊可以提升學生的安全意識、職業素養以及應急處置能力。

(4) 子系統介紹

1、框架、平臺和斜梯子系統

整個裝置的對象部分的設備、罐體、管路和其它各種器件都是安裝在框架、平臺結構中。框架立柱固定在地面的水泥基腳上，它們支撐平臺四圈橫梁，再在平臺四圈橫梁上鋪設角鋼和防滑花紋平臺底板，每層平臺都有標準護欄，二層平臺安裝有固定的帶有安全護欄和扶手的安全斜梯。

整個框架和平臺都用標準工業結構剛制造，涂有防銹紅丹底漆，外層表面進行噴烤漆處理。

框架立柱采用80*80*δ5方鋼管加工，平臺四圈橫梁采用80*40*δ5槽鋼加工，平臺底板的支撐橫梁采用50*δ5的角鋼，平臺底板為δ2的厚花紋板。

每層框架平臺平面上的設備四周預留不少于1米寬的操作走道，方便學生對設備觀察、操作記錄。

平臺高度為2米。

2、乙酸乙酯合成子系統

乙酸乙酯合成子系統流程如流程圖所示，原料乙酸、乙醇、催化劑濃硫酸經過計量進入酯化反應釜、反應分離后進入酯化塔。酯化反應釜由316L不銹鋼材質制成，頂部設有蒸餾柱。

酯化反應釜大小為50升，加熱方式為來自公用工程循環導熱油，外加硅酸鋁保保溫層。材質采用316L不銹鋼，防止濃硫酸腐蝕設備。

塔體和加熱釜均采用硅酸鋁保溫棉包裹，再外包鏡面不銹鋼板，保證熱損失很小且整個裝置明亮，美觀。

乙酸乙酯合成子系統可獨立成單元系統運行。可進行間歇操作，也可進行實現連續的穩態生產。能進行常壓、溫度(20-150℃)反應；能進行原料配料、加熱、冷凝、回流、接液、出料等操作。該子系統在整個運行過程中，可進行手動操作，也可進行自動檢測和自動控制，可自由切換選擇智能儀表或DCS自動控制系統。

3、粗酯分離子系統

粗酯分離子系統流程如流程圖所示，合成反應釜釜頂冷凝罐中的冷凝液，由進料泵加壓流量計計量輸送至粗酯塔內，進行粗酯分離，塔頂得到粗酯，塔釜主要是酸和水經冷卻后進入釜殘液罐，再由返料管線重新進入反應釜內。本套裝置粗酯塔采用的是316L不銹鋼篩板塔，塔節設有玻璃段，可供學生觀察篩板上的鼓泡情況。

4、乙酸乙酯精制子系統

乙酸乙酯精制子系統流程如流程圖所示，粗酯罐中一部分回流到酯化塔，另一部分作為酯精制塔的進料，進一步提高酯的純度，精制塔頂蒸汽經冷凝后同樣進入分相器分相，由精制塔回流泵，一部分進行回流，一部分作為產品采出至塔頂產品罐。本套裝置酯精制塔采用的是填料塔，利用萃取精餾進行乙酸乙酯與乙醇的分離，最終得到符合要求的產品，填料選用316L不銹鋼θ網環填料，具有分離效率高等優點。

5、溶劑回收系統

溶劑回收系統，主要是用于回收萃取劑重復利用，塔頂的輕相主要是乙醇和水，可經泵輸送至后續工段，再由醇精制塔精制后分離等到較高濃度的醇溶液。實現物料的循環利用。溶劑回收塔采用的是304不銹鋼篩板精餾塔，塔節設有玻璃段，可觀察塔內鼓泡情況，本系統可獨立運行也可系統運行。

6、乙酸乙酯水解子系統

乙酸乙酯水解子系統流程如流程圖所示，精制子系統產生的高濃度的乙酸乙酯通過泵打入到反應釜中，與濃硫酸儲罐中流入的濃硫酸以及水儲槽中打入的水在反應釜中進行充分混合，在反應釜中進行水解反應，產品流入水解產品中間槽。酯化反應釜大小為50升，加熱方式為來自公用工程循環導熱油，外加硅酸鋁保保溫層。材質采用316L不銹鋼，防止濃硫酸腐蝕設備。

7、乙酸乙酯水解產物脫酸子系統

乙酸乙酯水解產物脫酸子系統流程如流程圖所示，乙酸乙酯水解工段產生的水解產品由于硫酸和乙酸的存在而使整個系統呈酸性，在此系統中，將乙酸乙酯、乙醇、水轉移到塔頂，經塔頂冷凝器至回流罐中，在脫酸塔的塔底是廢硫酸、乙酸等重相，經塔底冷卻器冷卻后輸送至殘液罐中，再經真空返料系統輸送至合成反應工段或原料罐中，實現廢料的循環利用。

8、乙醇精制子系統

乙醇精制系統流程如流程圖所示，脫酸塔塔頂產生的物料一部分回流至脫酸塔中，另外一部分則作為原料進入到乙酸乙酯精制分離塔中，將未水解的乙酸乙酯分離開來，乙醇、水與萃取劑在酯精制塔底，輸送至溶劑回收塔中，塔頂回收得到乙醇和水，再由泵輸送至乙醇精制子系統中，進行共沸精餾制得無水乙醇，利用真空返料系統，進入乙醇原料罐循環利用，塔釜的廢酸也經真空返料系統輸送至原料罐中循環利用。本系統采用共沸精餾塔，分離濃度較高的乙醇，也可單獨作為教學或科研用。

9、循環導熱油子系統

循環導熱油子系統流程如流程圖所示，由導熱油儲槽、導熱油泵、電加熱棒和導熱油管路系統組成，為合成工段、水解工段、精制工段加熱提供熱源，控溫可實現自動控溫，保證控溫精度高。

10、循環冷卻水子系統

循環冷卻水子系統如流程圖所示，由涼水塔、循環水泵，流量計和循環水管路系統組成，為精餾塔塔頂、塔底換熱器提供冷卻水，換熱器進出口均設有測溫口，冷卻水設有流量計量，這樣可進行換熱熱量衡算。

11、真空子系統

真空子系統如流程圖所示，由真空緩沖罐、真空泵和真空管路系統組成，為精餾塔、反應釜、儲罐等，進行抽真空，整個系統可進行減壓精餾，真空進料，真空返料等操作。

12、HSE及危化作業系統

根據原安監總局危險化學品安全生產考核評分標準而設計的HSE融合實操系統，可實現對學員進行系統的隱患排除、應急處置、應急演練、事故模擬等實訓功能。

實訓內容如下（可以根據用戶需要及預算規模進行部分選擇詳見下面清單）：

1、HSE體系：針對用戶需要，面向具體教學目標，配置實操及演練模塊。

（1）防護用具使用：防護用具佩戴體驗；

（2）消防用具使用：各種滅火器模擬滅火體驗、消防用品展示；

（3）安全設施認知：噴淋系統、緊急泄放系統、避雷系統、動設備護罩等；

（4）危險源辨識：生產場景下的各類危險源的識別以及基本知識的掌握；

（5）安全預警及干預系統：溫壓監控、可燃氣體報警、ESD緊急停車系統等；

（6）特種作業體驗：超溫超壓、觸電防護、靜電防護、火災逃生、容器爆破、化學品腐蝕等；

（7）環保知識教育：各種常見介質的環保風險以及自我防護；

（8）規范作業流程：物料輸轉作業、特種設備作業、儀表作業、連鎖裝置作業等。

2、危化作業教學與考試：

包括分餾塔、換熱器、加熱爐、精餾塔、離心泵、壓縮機、填料塔等單元發生泄露、著火、爆炸、中毒等事故工況的隱患排除及應急處置。

13、化工安全聯鎖控制系統

化工安全聯鎖控制系統如流程圖所示，在原料進料泵設計備用泵，一備一用，設置聯鎖自啟動功能，當運行泵運行出故障，不打量或泵損壞時，觸發聯鎖，備用泵自啟動運行，保證安全穩定生產，讓學生了解安全聯鎖相關知識。

14、自動化儀表及DCS控制子系統

系統采用DCS集散控制系統進行連續控制。在DCS不運行狀況下，可由現場工控操作臺通過帶RS485通訊總線的智能儀表＋工控組態軟件的方式就地進行獨立測控，完成各實訓項目。在DCS啟動狀態下，可由總控室操作員在操作臺、工程師站對該實訓裝置切換控制和數據采集、分析，并能進行組態上傳下載。

1、智能儀表控制系統

儀表控制系統核心為帶通信功能的各種儀表，儀表內集成了各種算法，根據現場情況整定儀表控制算法的各種參數，達到控制效果。同時帶通訊功能的儀表與上位計算機的軟件平臺通訊。儀表各種參數和過程值進入軟件平臺（一般為工控組態軟件）的數據庫，再加上組態的流程畫面和操作界面，可以方便在上位計算機整定參數，對過程值進行記錄分析。

本套裝置的儀表控制系統包括：一個電氣控制柜系統和一個儀表控制柜系統。電氣控制柜系統是整個系統配電控制系統；儀表控制柜系統包含了各個子系統相關的顯示和就地控制儀表。

2、DCS控制系統

（1）系統描述

整套系統分為：DCS現場控制站系統；DCS工程師操作員站系統。DCS控制系統采用基于100M工業以太網及PROFIBUS－DP總線的SMRT-PRO集散控制系統。

（2）基于100M工業以太網及PROFIBUS－DP總線的SmartPro  DCS控制系統

系統主要由六部分組成：DCS控制柜、現場主控單元、遠程I/O單元、工程師/操作員站。操作員站、DCS控制軟件、網絡部件及系統。