本课题就是在上述背景下，基于某“生物柴油提炼系统自动化改造”项目开展工作的。该生物柴油提炼系统主要包括酯化过程、精馏过程以及甲醇回收过程。论文主要采用图形化人机界面，设计提纯工艺的实时监控系统。该监控系统可对控制参数进行设定，对过程参数进行实时监测，以保证生产质量和效率，减少甚至避免工业事故的发生。

1.4  课题研究内容

论文在分析国内外生物柴油产业发展概况以及相关监控技术发展现状的基础上，提出了适合本项目生物柴油提炼工艺系统的整体设计方案。利用西门子WinCC软件设计生物柴油提炼系统的监控界面，并添加一些实时监控的功能，保证提炼工艺的正常进行，确保生产安全。论文还实现上、下位机的通信功能，通过上位机监控界面实现对控制现场的实时监控。

论文的具体研究内容如下：

第1章：介绍了生物柴油提炼系统的概念，分析了国内外研究状况和生物柴油提炼技术的发展水平，阐述了本课题研究的背景及意义，介绍了课题的研究内容。

第2章：详细介绍了现场设备、工艺流程和组态软件等背景知识，给出了监控系统的总体设计方案。源:自~优尔-·论`文'网·www.youerw.com/

第3章：设计了监控系统组态软件，包括系统组态、变量创建与组态、软件框架、监控模块的设计，以及功能模块，包括过程值归档组态、消息系统、报表系统等内容的设计。

第4章：介绍了上位机WinCC与下位机PLC的通信原理和通信方法。在PLC中，实现酯化釜温度控制仿真过程，通过监控软件与PLC间通信功能的实现，模拟实现了对控制现场的实时监控。

 2  监控系统整体方案

2.1  生物柴油提炼系统概况

2.1.1  生物柴油提炼系统简介

工业生产生物柴油有多种工艺，目前，大部分工厂所使用的酯交换工艺为传统的两步法，即反应和提纯两步。过量的甲醇混合在成品油中，会使得产品质量降低，故要有提纯的步骤。

酯交换工艺分为：间歇式酯交换工艺和连续式酯交换工艺两种。

间歇式酯交换工艺中，加压、高温下的酯交换反应，反应速度快，但对设备要求高，为降低设备投资成本，常采用低温、常压下的反应装置。油脂、甲醇、催化剂分批投入反应器中，物料保持沸腾状态，在700C下回流2~3小时，使酯交换转化率在95%以上。反应物在沉降分层器中静止，分出粗甘油。粗甘油中的甲醇用甲醇蒸发器蒸出回用，粗甘油送至后加工精制工序[2]。

连续式酯交换工艺分为四个步骤。1）酯交换反应与分离；2）酸洗、水洗及其分离；3）真空干燥；4）甲醇和甘油回收。文献综述

2.1.2  工艺流程

本文设计的控制系统由以下几个过程构成，分别为预酯化反应、酯交换反应、水洗、上层液的闪蒸与精馏、下层液的闪蒸及甲醇回收。

预酯化：在油脂进行酯交换前，要严格控制油脂中的杂质、水分和酸值。而餐饮业废油脂是含有杂质的高酸值油脂，含有游离脂肪酸、聚合物、分解物等，对酸交换制甲酯十分不利，必须进行预处理，而在该提炼系统中，采用的是甲醇预酯化进行预处理。预酯化是通过导热油加热到一定温度后，产生油脂和水。预酯化塔底出料，经过换热以及冷却后，进入酯交换釜。

酯交换、水洗反应：将从预酯化塔底冷却的油脂与甲醇放在一起，加入CH3ONa作为催化剂，在600C常压下进行酯交换反应，即能生成甲酯。在水洗釜中，反应产物进行分离，分成上层液和下层液，然后分别进行反应。