Giáo trình Thiết bị tách (Nghề: Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí - Cao đẳng) - Trường Cao Đẳng Dầu Khí

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:49

Thêm vào BST

Báo xấu

12
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

(NB) Giáo trình Thiết bị tách (Nghề: Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí - Cao đẳng) được biên soạn gồm các nội dung chính sau: Khái niệm chung về thiết bị tách; thiết bị tách pha; hiệu suất trong thiết bị tách; hiệu suất trong thiết bị tách. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Thiết bị tách (Nghề: Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí - Cao đẳng) - Trường Cao Đẳng Dầu Khí

TẬP ĐOÀN DẦU KHÍ QUỐC GIA VIỆT NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG DẦU KHÍ  GIÁO TRÌNH MÔN HỌC: THIẾT BỊ TÁCH NGHỀ: SỬA CHỮA THIẾT BỊ CHẾ BIẾN DẦU KHÍ TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG (Ban hành theo Quyết định số 212/QĐ-CĐDK ngày 01 tháng 03 năm 2022 của Trường Cao đẳng Dầu khí) Bà Rịa - Vũng Tàu, năm 2022 (Lưu hành nội bộ)
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. Trang 2
LỜI NÓI ĐẦU Giáo trình “Thiết bị tách” của nghề “Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí” được biên soạn nhằm mục đích giúp các sinh viên chuyên ngành cơ khí thiết bị dầu khí của trường Cao Đẳng Dầu Khí, có tài liệu để học và nghiên cứu. Chúng tôi vận dụng kết hợp giữa lý thuyết và thực tế để biên soạn giáo trình, cho phù hợp với yêu cầu đào tạo của nhà trường. Về nội dung giáo trình được chia làm 4 chương, ở mỗi chương nói về cấu tạo và nguyên lý làm việc của từng loại thiết bị. Giáo trình này chỉ viết cho đối tượng người học nghề có trình độ “Cao đẳng”, các hình ảnh trong giáo trình được chúng tôi lấy thực tế từ các tài liệu, các nhà thầu đang tham gia bảo dưỡng sửa chữa thiết bị tĩnh trong lĩnh vực dầu khí, thuộc tập đoàn dầu khí quốc gia Việt nam. Trong quá trình biên soạn, chúng tôi đã tham khảo và trích dẫn từ nhiều tài liệu được liệt kê tại mục Danh mục tài liệu tham khảo. Chúng tôi chân thành cảm ơn các tác giả của các tài liệu mà chúng tôi đã tham khảo. Đồng thời chúng tôi cũng chân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ môn, các đồng nghiệp đang công tác tại các đơn vị thành viên của tập đoàn dầu khí Việt nam đã đóng góp ý kiến, giúp chúng tôi hoàn thiện giáo trình này. Tuy nhiên, giáo trình cũng không thể tránh khỏi những sai sót nhất định. Nhóm tác giả rất mong nhận được những ý kiến đóng góp, phản hồi từ quý đồng nghiệp, các bạn người học và bạn đọc. Xin chân thành cảm ơn! BRVT, ngày 01 tháng 03 năm 2022 Tham gia biên soạn 1. Chủ biên: Nguyễn Thành Danh 2. Lê Duy Nam 3. Lê Anh Dũng Trang 3
MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU........................................................................................................................... 3 MỤC LỤC ................................................................................................................................. 4 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ .................................................................................................. 5 GIÁO TRÌNH MÔN HỌC....................................................................................................... 6 CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ THIẾT BỊ TÁCH ............................................ 12 1.1 Khái niệm ..................................................................................................................... 13 1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tách ..................................................................... 14 CHƯƠNG 2: THIẾT BỊ TÁCH PHA ................................................................................. 17 2.1 NGUYÊN LÝ CỦA THIẾT BỊ TÁCH ........................................................................ 18 2.2 Tên gọi và phân loại thiết bị tách pha ........................................................................... 19 2.3 Thiết bị tách nằm ngang ............................................................................................... 20 2.4 Đường ống tách nằm ngang .......................................................................................... 23 2.5 Thiết bị tách thẳng đứng ............................................................................................... 25 2.6 Thiết bị tách hình cầu ................................................................................................... 28 CHƯƠNG 3: HIỆU SUẤT TRONG THIẾT BỊ TÁCH...................................................... 31 3.1 Khái niệm chung ........................................................................................................... 32 3.2. Chọn hiệu suất tách........................................................................................................ 32 3.3. Các thiết bị, cơ cấu có trong thiết bị tách ...................................................................... 33 3.4 Đo trong quá trình tách ................................................................................................ 38 3.5 Tách nhiều cấp .............................................................................................................. 40 CHƯƠNG 4: BẢO DƯỠNG THIẾT BỊ TÁCH .................................................................. 43 4.1 NỘI QUY AN TOÀN XƯỞNG ..................................................................................... 44 4.2 BẢO DƯỠNG THIẾT BỊ TÁCH ................................................................................. 44 4.3 Vận hành thiết bị tách ................................................................................................... 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................................... 49 Trang 4
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 2. 1. Cấu tạo bình tách 2 pha nằm ngang ..................................................................... 21 Hình 2. 2. Cấu tạo thiết bị tách 3 pha nằm ngang ................................................................. 21 Hình 2. 3. Cấu tạo đường ống tách 2 pha nằm ngang ............................................................ 24 Hình 2. 4. Cấu tạo bình tách hai pha thẳng đứng ................................................................... 25 Hình 2. 5. Vị trí van an toàn, đầu an toàn, van điều áp trong bình tch thẳng đứng ..................... 25 Hình 2. 6. Bình tách 2 pha thẳng đứng .................................................................................. 26 Hình 2. 7. Bình tách 3 pha thẳng đứng .................................................................................. 27 Hình 2. 8. Cấu tạo bình tách hình cầu ................................................................................... 28 Trang 5
GIÁO TRÌNH MÔN HỌC 1. Tên môn học: Thiết bị tách 2. Mã môn học: MECM62021 3. Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của môn học: 3.1. Vị trí: Là môn học thuộc chuyên môn nghề “ Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí” của chương trình đào tạo. Môn học này được dạy trước các môn: Tiểu luận chuyên môn nghề, thực tập sản xuất. 3.2. Tính chất: Môn học trang bị cho người học những kiến thức về khái niệm, cấu tạo, phân loại, nguyên lý hoạt động của thiết bị tách. Trình bày được các ưu, nhược điểm, ứng dụng thực tế trong công nghiệp, trong hệ thống công nghệ chế biến dầu khí. 3.3. Ý nghĩa và vai trò của môn học: Môn học còn trang bị cho học viên những kiến thức về an toàn trong công tác bảo dưỡng – sửa chữa và vận hành Thiết bị tách, một số kỹ năng phán đoán và xử lý những sự cố thông thường. Từ đó có thể lập được qui trình bảo dưỡng và sửa chữa các loại Thiết bị tách theo yêu cầu. 4. Mục tiêu của môn học: 4.1. Về kiến thức: A1. Cung cấp các qui định về an toàn và bảo quản khi sử dụng các thiết bị trong ngành dầu khí. A2. Trình bày được khái niệm, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của thiết bị tách A3. Trình bày được các dạng hư hỏng của mỗi loại thiết bị tách A4. Nêu và so sánh được ưu và nhược điểm của mỗi loại thiết bị tách 4.2. Về kỹ năng: B1. Nhận diện được các loại thiết bị tách B2. Phán đoán được các hỏng hóc thông thường B3. Đưa ra được phương pháp sửa chữa tối ưu nhất cho từng thiết bị khi có yêu cầu sửa chữa, bảo dưỡng. 4.3. Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: C1. Rèn luyện ý thức tự giác, tính kỷ luật cao, C2. Rèn luyên tinh thần trách nhiệm trong công việc, có tinh thần hợp tác, giúp đỡ lẫn nhau. Trang 6
5. Nội dung của môn học: 5.1. Chương trình khung Thời gian học tập (giờ) Trong đó Số Thực hành/ Kiểm Số Mã MH/MĐ Tên môn học, mô đun tín Tổng thực tập/ tra TT /HP Lý chỉ số thí nghiệm/ thuyết bài tập/ LT TH thảo luận Các môn học chung/đại I 23 465 180 260 17 8 cương 1 COMP64002 Giáo dục chính trị 4 75 41 29 5 0 2 COMP62004 Pháp luật 2 30 18 10 2 0 3 COMP62008 Giáo dục thể chất 2 60 5 51 0 4 Giáo dục quốc phòng và An 4 COMP64010 4 75 36 35 2 2 ninh 5 COMP63006 Tin học cơ bản 3 75 15 58 0 2 6 FORL66001 Tiếng anh 6 120 42 72 6 0 7 SAEN52001 An toàn vệ sinh lao động 2 30 23 5 2 0 Các môn học, mô đun II 77 1845 566 1202 39 38 chuyên môn ngành, nghề II.1 Môn học, mô đun cơ sở 18 330 190 122 14 4 8 MECM53001 Dung sai 3 45 42 0 3 0 9 MECM53002 Vật liệu cơ khí 3 45 42 0 3 0 10 MECM52003 Vẽ kỹ thuật 1 2 45 14 29 1 1 11 MECM64011 Cơ kỹ thuật 2 45 14 29 1 1 12 MECM62012 Vẽ kỹ thuật 2 2 45 14 29 1 1 13 ELEI53055 Điện kỹ thuật cơ bản 3 45 36 6 3 0 14 MECM63013 Autocad 3 60 28 29 2 1 Môn học, mô đun chuyên II.2 59 1515 376 1080 25 34 môn ngành, nghề 15 MECM53104 Gia công nguội cơ bản 3 75 14 58 1 2 16 MECM65014 Lò hơi và tua bin hơi 5 75 70 0 5 0 17 MECM62015 Nguyên lý - Chi tiết máy 2 45 14 29 1 1 18 MECM64016 Kỹ thuật sửa chữa cơ khí 4 60 56 0 4 0 19 MECM54105 Gia công cắt gọt kim loại 1 4 120 6 110 0 4 Sửa chữa - Bảo dưỡng van 20 MECM55106 5 120 28 87 2 3 công nghiệp 1 21 MECM53107 Sửa chữa - Bảo dưỡng bơm 1 3 90 5 82 0 3 22 MECW53161 Kỹ thuật hàn cơ bản 3 75 14 58 1 2 Lò gia nhiệt và thiết bị trao 23 MECM65017 5 75 70 0 5 0 đổi nhiệt Trang 7
Thời gian học tập (giờ) Trong đó Số Thực hành/ Kiểm Số Mã MH/MĐ Tên môn học, mô đun tín Tổng thực tập/ tra TT /HP Lý chỉ số thí nghiệm/ thuyết bài tập/ LT TH thảo luận 24 MECM63118 Gia công cắt gọt kim loại 2 3 75 14 58 1 2 Sửa chữa - Bảo dưỡng van 25 MECM63119 3 75 14 58 1 2 công nghiệp 2 26 MECM63120 Sửa chữa - Bảo dưỡng bơm 2 3 75 14 58 1 2 Sửa chữa - Bảo dưỡng máy 27 MECM53108 3 90 5 82 0 3 nén khí 28 MECM62021 Thiết bị tách 2 30 28 0 2 0 Sửa chữa - Bảo dưỡng động 29 MECM54109 4 120 6 110 0 4 cơ đốt trong 30 MECM54210 Thực tập sản xuất 4 180 14 162 1 3 31 MECM63222 Khóa luận tốt nghiệp 3 135 4 128 0 3 Tổng cộng 100 2310 746 1462 56 46 5.2. Nội dung chi tiết Thời gian (giờ) Thực hành, Số TT Nội dung tổng quát Tổng Lý thí nghiệm, Kiểm tra số thuyết thảo luận, chương tập LT TH Chương 1: Khái niệm chung về 1 2 0 thiết bị tách 1.1 Khái niệm Các yếu tố ảnh hưởng đến quá 1.2 trình tách 2 Chương 2: Thiết bị tách pha 12 0 2.1 Nguyên lý của thiết bị tách 2.2 Tên gọi và phân loại 2.3 Thiết bị tách nằm ngang 2.4 Đường ống tách nằm ngang 2.5 Thiết bị tách thẳng đứng 2.6 Thiết bị tách hình cầu Chương 3: Hiệu suất trong thiết 3 8 0 bị tách 3.1 Khái niệm chung 1 Trang 8
Thời gian (giờ) Thực hành, Số TT Nội dung tổng quát Tổng Lý thí nghiệm, Kiểm tra số thuyết thảo luận, chương tập LT TH 3.2 Chọn hiệu suất tách Các thiết bị, cơ cấu có trong thiết 3.3 bị tách 3.4 Đo trong quá trình tách 3.5 Tách nhiều cấp Chương 4: Hiệu suất trong thiết 4 8 0 bị tách 4.1 Nội quy an toàn xưởng 4.2 Bảo dưỡng thiết bị tách 1 Cộng 30 28 0 2 6. Điều kiện thực hiện môn học: 6.1. Phòng học Lý thuyết/Thực hành: Đáp ứng phòng học chuẩn 6.2. Trang thiết bị dạy học: Projetor, máy vi tính, bảng, phấn 6.3. Học liệu, dụng cụ, mô hình, phương tiện: Giáo trình, mô hình học tập,… 6.4. Các điều kiện khác: Người học tìm hiểu thực tế về động cơ tại doanh nghiệp. 7. Nội dung và phương pháp đánh giá: 7.1. Nội dung: - Kiến thức: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức - Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kỹ năng. - Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần: + Nghiên cứu chương trước khi đến lớp. + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập. + Tham gia đầy đủ thời lượng môn học. + Nghiêm túc trong quá trình học tập. 7.2. Phương pháp: Người học được đánh giá tích lũy môn học như sau: 7.2.1. Cách đánh giá Trang 9
- Áp dụng quy chế đào tạo Cao đẳng hệ chính quy ban hành kèm theo Thông tư số 09/2017/TT-LĐTBXH, ngày 13/3/2017 của Bộ trưởng Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội. - Hướng dẫn thực hiện quy chế đào tạo áp dụng tại Trường Cao đẳng Dầu Khí. Điểm đánh giá Trọng số + Điểm kiểm tra thường xuyên (Hệ số 1) 40% + Điểm kiểm tra định kỳ (Hệ số 2) + Điểm thi kết thúc môn học 60% 7.2.2. Phương pháp đánh giá Phương pháp Phương pháp Hình thức Chuẩn đầu ra Số Thời điểm đánh giá tổ chức kiểm tra đánh giá cột kiểm tra Thường xuyên Viết/ Tự luận/ A1, A2, A3, 1 Sau 15 giờ. Thuyết trình Trắc nghiệm/ B1, B2, B3, Báo cáo C1, C2 Định kỳ Viết/ Tự luận/ A4, B4, C3 1 Sau 25 giờ Thuyết trình Trắc nghiệm/ Báo cáo Kết thúc môn Viết Tự luận và A1, A2, A3, A4, A5, 1 Sau 30 giờ học trắc nghiệm B1, B2, B3, B4, B5, C1, C2, C3, 7.2.3. Cách tính điểm - Điểm đánh giá thành phần và điểm thi kết thúc môn học được chấm theo thang điểm 10 (từ 0 đến 10), làm tròn đến một chữ số thập phân. - Điểm môn học là tổng điểm của tất cả điểm đánh giá thành phần của môn học nhân với trọng số tương ứng. Điểm môn học theo thang điểm 10 làm tròn đến một chữ số thập phân, sau đó được quy đổi sang điểm chữ và điểm số theo thang điểm 4 theo quy định của Bộ Lao động Thương binh và Xã hội về đào tạo theo tín chỉ. 8. Hướng dẫn thực hiện môn học 8.1. Phạm vi, đối tượng áp dụng: Đối tượng sinh viên trường Cao đẳng Dầu Khí 8.2. Phương pháp giảng dạy, học tập môn học 8.2.1. Đối với người dạy * Lý thuyết: Áp dụng phương pháp dạy học tích cực bao gồm: thuyết trình ngắn, nêu vấn đề, hướng dẫn đọc tài liệu, chương tập tình huống, câu hỏi thảo luận…. * Chương tập: Phân chia nhóm nhỏ thực hiện chương tập theo nội dung đề ra. Trang 10
* Thảo luận: Phân chia nhóm nhỏ thảo luận theo nội dung đề ra. * Hướng dẫn tự học theo nhóm: Nhóm trưởng phân công các thành viên trong nhóm tìm hiểu, nghiên cứu theo yêu cầu nội dung trong chương học, cả nhóm thảo luận, trình bày nội dung, ghi chép và viết báo cáo nhóm. 8.2.2. Đối với người học: Người học phải thực hiện các nhiệm vụ như sau: - Nghiên cứu kỹ chương học tại nhà trước khi đến lớp. Các tài liệu tham khảo sẽ được cung cấp nguồn trước khi người học vào học môn học này (trang web, thư viện, tài liệu...) - Tham dự tối thiểu 70% các buổi giảng lý thuyết, 100% chương giảng thực hành. Nếu người học vắng >30% số tiết lý thuyết phải học lại môn học mới được tham dự kì thi lần sau. - Tự học và thảo luận nhóm: là một phương pháp học tập kết hợp giữa làm việc theo nhóm và làm việc cá nhân. Một nhóm gồm 8-10 người học sẽ được cung cấp chủ đề thảo luận trước khi học lý thuyết, thực hành. Mỗi người học sẽ chịu trách nhiệm về 1 hoặc một số nội dung trong chủ đề mà nhóm đã phân công để phát triển và hoàn thiện tốt nhất toàn bộ chủ đề thảo luận của nhóm. - Tham dự đủ các chương kiểm tra thường xuyên, định kỳ. - Tham dự thi kết thúc môn học. - Chủ động tổ chức thực hiện giờ tự học 9. Tài liệu cần tham khảo: - Tài liệu tiếng Việt: [1] Trường Cao đẳng Dầu khí, “Giáo trình thiết bị tách dầu khí”, Lưu hành nội bộ, 2003. [2] PGS.TS Lê Xuân Lân, “Giáo trình Thu gom xử lý Dầu - Khi - Nước”, Hà Nội , 2005. [3] TS Hoàng Anh Dũng, “Giáo trình Thiết bị xử lý các sản phẩm khai thác Dầu khí’’. Hà Nội, 2012. [4] TS Phùng Đình Thực, “Giáo trình Xử lý và vận chuyển dầu mỏ”, NXB Đại học Quốc gia Tp.HCM, 2001. - Tài liệu tiếng Anh: [1] Maurice Stewart and Ken Arnold, “Gas–Liquid and Liquid–Liquid Separators”, Elsivier, 2008. [2] Maurice Stewart and Ken Arnold “Surface Production Operations”, Elsivier, 2008 Trang 11
CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ THIẾT BỊ TÁCH ❖ GIỚI THIỆU CHƯƠNG 1 Chương 1 là chương giới thiệu khái niệm chung về thiết bị tách, nguyên lý làm việc của thiết bị tách, và các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tách để người học có được kiến thức nền tảng và dễ dàng tiếp cận nội dung môn học ở những chương tiếp theo. ❖ MỤC TIÊU CHƯƠNG 1 Sau khi học xong chương này, người học có khả năng: ➢ Về kiến thức: - Sau khi học xong chương này, sinh viên trình bày được khái niệm chung về thiết bị tách, nêu được các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tách. ➢ Về kỹ năng: - Trình bày được được chức năng, yêu cầu của thiết bị tách - Nhận diện được các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tách. ➢ Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: - Tuân thủ nội quy, quy định nơi làm việc. ❖ PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP CHƯƠNG 1 - Đối với người dạy: sử dụng phương pháp giảng giảng dạy tích cực (diễn giảng, vấn đáp, dạy học theo vấn đề); yêu cầu người học thực hiện câu hỏi thảo luận và chương tập chương 1 (cá nhân hoặc nhóm). - Đối với người học: chủ động đọc trước giáo trình (chương 1) trước buổi học; hoàn thành đầy đủ câu hỏi thảo luận và chương tập tình huống chương 1 theo cá nhân hoặc nhóm và nộp lại cho người dạy đúng thời gian quy định. ❖ ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN CHƯƠNG 1 - Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: Không - Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu và các thiết bị dạy học khác - Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình môn học, giáo trình, tài liệu tham khảo, giáo án, phim ảnh, và các tài liệu liên quan. - Các điều kiện khác: Không có ❖ KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ CHƯƠNG 1 - Nội dung: ✓ Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức ✓ Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng. ✓ Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần: Trang 12
+ Nghiên cứu chương trước khi đến lớp + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập. + Tham gia đầy đủ thời lượng môn học. + Nghiêm túc trong quá trình học tập. - Phương pháp: ✓ Điểm kiểm tra thường xuyên: 1 điểm kiểm tra (hình thức: vấn đáp) ✓ Kiểm tra định kỳ lý thuyết: không có NỘI DUNG CHƯƠNG 1 1.1 Khái niệm Bình tách là một loại thiết bị được ứng dụng rất nhiều trong công nghiệp, đặt biệt là trong công nghiệp dầu khí. Dòng lưu chất từ giếng khai thác bao gồm khí (gas), nước, hơi nước, dầu thô và các hạt chất rắn khác ....Thiết bị để tách hỗn hợp trên thành các pha riêng biệt thì được gọi là thiết bị tách (bình tách). Dòng lưu chất đi vào bình tách bao gồm hỗn hợp lỏng và khí, tách pha lỏng và pha khí gọi là bình tách hai pha. Nếu tách nước, dầu và khí gọi là tách 3 pha. Để làm được nhiệm vụ tách hỗn hợp các pha thành những pha riêng biệt ta xem phần cấu tạ của bình tách. 1.1.1 Mục đích tách - Thu hồi khí, dầu làm nguyên liệu cho công nghiệp hóa hoặc dùng làm nhiên liệu. - Giảm xáo trộn của dòng khí – dầu, giảm sức căng kháng thủy lực trên các ống dẫn và hạn chế tạo thành nhũ tương. - Giải phóng các bọt khí đã tách trên đường ống - Giảm các va đập áp suất khi tạo trên ống thu gom hỗn hợp dầu – khí dẫn tới các trạm bơm hoặc trạm xử lý. - Tách nước khỏi dầu khi khai thác các nhũ tương không ổn định 1.1.2 Chức năng và yêu cầu của thiết bị tách a. Chức năng của thiết bị tách - Thiết bị tách pha là một thuật ngữ dùng để chỉ một bình áp suất sử dụng để tách chất lưu thu được từ các giếng dầu – khí thành các pha khí và lỏng. - Chức năng cơ bản bao gồm tách dầu khỏi khí, tách nước khỏi dầu. - Chức năng phụ bao gồm: duy trì áp suất tối ưu và mức chất lỏng trong bình tách. - Chức năng đặc biệt bao gồm: tách dầu bọt, ngăn ngừa lắng đọng parafin, ngăn ngừa sự han gỉ và tách các tạp chất. Trang 13
b. Yêu cầu của thiết bị tách - Không để bình tách làm việc với tối đa dung tích của nó và thực hiện đầy đủ các chức năng đã nêu trên - Kiểm soát nguồn năng lượng vỉa, tạo tốc độ chất lưu phù hợp để pha khí và pha lỏng ở trạng thái cân bằng, nhằm mục đích tách bằng trọng lực - Tách dầu – khí và loại bỏ các tạp chất trong gian đoạn tách sơ cấp (cơ bản) là gian đoạn cần được thực hiện và hiệu quả - Làm sạch các sản phẩm tách sơ cấp như: khử các hạt lỏng trong khí, tránh tình trạng tồn tại các nút lỏng. - Hạn chế phần chảy rối trong phần chứa khí để đảm baỏ sự ổn định thích hợp. - Ngăn chặn hiện tượng khí – dầu trộn lẫn vào nhau trở lại. - Các thiết bị tương ứng để điều chỉnh quá trình hồi áp suất và mực chất lỏng trong bình. - Đảm bảo an toàn và hoạt động hiệu quả nhờ các đồng hồ đo áp suất nhiệt độ và mực chất lỏng cũng như các van an toàn. 1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tách - Ba yếu tố quan trọng của sự tách đó là nhiệt độ, áp suất và tỷ trọng của các thành phần cần tách. 1.2.1. Áp suất Đối với các quá trình tách của hỗn hợp lưu chất khác nhau, thì áp suất làm việc cũng tác động rất lớn tới quá trình tách pha. Việc ảnh hưởng đặc biệt lớn của áp suất tới quá trình tách pha, đối với quá trình tách pha của hai pha lỏng khí. Khi đó áp suất quá trình tách, sẽ ảnh hưởng tới áp suất hơi riêng phần của từng cấu tử trong hỗn hợp lưu chất vào thiết bị tách. Từ đó ảnh hưởng trực tiếp tới quá trình tách. Vì vậy trong công nghiệp dầu khí, dựa trên thành phần lưu chất đi vào thiết bị tách thì áp suất làm việc của thiết bị tách cũng khác nhau. Được chia thành các dạng: - Tách ở áp suất cao. - Tách ở áp suất trung bình. - Tách ở áp suất thấp. 1.2.2 Nhiệt độ Trong hỗn hợp gồm nhiều cấu tử khác nhau, thì nhiệt độ sôi của các cấu tử cũng khác nhau. Khi đó quá trình tách pha sẽ chịu ảnh hưởng rất lớn tới nhiệt độ của quá trình tách. Đặc biệt là quá trình tách pha của hai pha lỏng khí. Trang 14
Nhiệt độ tác động tới sự linh động của các cấu tử đi vào thiết bị tách. Để quá trình tách diễn ra thuận lợi, tức các cấu tử trong hổn hợp phải linh động, và tự kết hợp với nhau ở cùng cấu tử, từ đó quá trình tách pha diễn ra. Đối với quá trình tách pha của hai pha lỏng - khí, thì nhiệt độ ảnh hưởng tới độ bay hơi của cấu tử bay hơi, cũng như ảnh hưởng trực tiếp tới nồng độ của cấu tử không bay hơi (pha lỏng), nhiễm trong pha hơi (khí). Điều này đánh giá tới hiệu quả của quá trình tách pha của hai pha này. 1.2.3 Tỉ trọng Trọng lượng riêng của dầu: là trọng lượng của dầu trên một đơn vị thể tích (kg/lít, tấn/m3, g/cm3). Tỷ trọng: là trọng lượng riêng của vật chất này so với trọng lượng của vật chất khác, trong thực tế công nghiệp dầu khí người ta thường sử dụng khái niệm tỷ trọng tương đối. Tỷ trọng của dầu: trong lượng riêng của dầu ở điều kiện tiêu chuẩn so với trọng lượng riêng của nước chưng cất ở điều kiện 4oC (tỷ trọng không có đơn vị đo). Để xác định tỷ trọng của dầu, người ta tiến hành đo ở những nhiệt độ nhất định. Ví dụ người ta đo tỷ trọng của dầu ở 20oC và so sánh với tỷ trọng của nước ở 4oC. Tỷ trọng này được coi là tỷ trọng chuẩn, ký hiệu là D420. Một số các nước Châu âu là D4 15. Vì vậy, số liệu về tỷ trọng của dầu ở các nước khác nhau không giống nhau. Một số nước còn biểu thị bằng oAPI. Tỷ trọng của dầu thường thay đổi từ 0,83÷0,96. Cũng có loại dầu nặng hơn và nhẹ hơn. Hiện nay, giới hạn dưới của tỷ trọng được coi là tỷ trọng 0,650 và giới hạn trên là 1. Theo tỷ trọng dầu được chia ra ba loại: - Dầu rất nhẹ: có tỷ trọng 0,7÷0,8 - Dầu nhẹ: có tỷ trọng 0,8÷0,9 - Dầu nặng: có tỷ trọng > 0,9 Tỷ trọng của dầu phụ thuộc vào hàm lượng các hợp phần atphanten, nhựa, hàm lượng khí hoà tan, hàm lượng nước trong dầu. Giữa tỷ trọng với màu sắc của dầu có mối liên quan nhất định. Tỷ trọng của loại dầu sẫm màu cao hơn của loại dầu nhạt màu. Trong phạm vi của một vỉa dầu khí, tỷ trọng của dầu giảm dần theo hướng từ trụ lên mái vỉa. Hai pha lỏng không trộn lẫn vào nhau có thể tách ra dựa vào sự khác nhau về tỷ trọng. Chất càng nặng thì càng có xu hướng chìm xuống phía dưới. Ngoài ra khi hạt càng nặng thì lực ly tâm tác dụng vào hạt càng lớn, dựa vào nguyên tắc này người ta có thể thực hiện sự tách theo phương pháp dùng lực ly tâm. Trang 15
❖ TÓM TẮT CHƯƠNG 1 Trong chương này, một số nội dung chính được giới thiệu: 1. Mục đích tách 2. Chức năng, yêu cầu của thiết bị tách 3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tách ❖ CÂU HỎI VÀ TÌNH HUỐNG THẢO LUẬN CHƯƠNG 1 Câu hỏi 1. Trình bày mục đích tách Câu hỏi 2. Trình bày các chức năng, yêu cầu của thiết bị tách Câu hỏi 3. Trình bày các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tách Trang 16
CHƯƠNG 2: THIẾT BỊ TÁCH PHA ❖ GIỚI THIỆU CHƯƠNG 2 Chương 2 giới thiệu cho người học về khái niệm, cấu tạo, phân loại, nguyên lý hoạt động của các loại thiết bị tách với các ưu, nhược điểm, ứng dụng thực tế trong công nghiệp, trong hệ thống công nghệ chế biến dầu khí. ❖ MỤC TIÊU CHƯƠNG 2 Sau khi học xong chương này, người học có khả năng: ➢ Về kiến thức: - Sau khi học xong chương này, sinh viên trình bày được nguyên lý của thiết bị tách ➢ Về kỹ năng: - Nhận diện được các loại thiết bị tách. ➢ Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: - Tuân thủ nội quy, quy định nơi làm việc. ❖ PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP CHƯƠNG 2 - Đối với người dạy: sử dụng phương pháp giảng giảng dạy tích cực (diễn giảng, vấn đáp, dạy học theo vấn đề); yêu cầu người học thực hiện câu hỏi thảo luận và chương tập chương 2 (cá nhân hoặc nhóm). - Đối với người học: chủ động đọc trước giáo trình (chương 2) trước buổi học; hoàn thành đầy đủ câu hỏi thảo luận và chương tập tình huống chương 2 theo cá nhân hoặc nhóm và nộp lại cho người dạy đúng thời gian quy định. ❖ ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN CHƯƠNG 2 - Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: Không - Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu và các thiết bị dạy học khác - Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình môn học, giáo trình, tài liệu tham khảo, giáo án, phim ảnh, và các tài liệu liên quan. - Các điều kiện khác: Không có ❖ KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ CHƯƠNG 2 - Nội dung: ✓ Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức ✓ Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng. ✓ Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần: + Nghiên cứu chương trước khi đến lớp + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập. + Tham gia đầy đủ thời lượng môn học. Trang 17
+ Nghiêm túc trong quá trình học tập. - Phương pháp: ✓ Điểm kiểm tra thường xuyên: 1 điểm kiểm tra (hình thức: vấn đáp) ✓ Kiểm tra định kỳ lý thuyết: không có NỘI DUNG CHƯƠNG 2 2.1 NGUYÊN LÝ CỦA THIẾT BỊ TÁCH 2.1.1 Tách trọng lực Nguyên lý tách dựa vào sự chênh lệch nhiệt độ. Ở điều kiện nhiệt độ, áp suất chuẩn ( 20 độ C, 14,7 PSI) khối lượng riêng của dầu lớn hơn từ 400 đến 1600 lần. Các hạt lỏng có kích thước khoảng 100 µm hay lớn hơn thường được tách ra khỏi dòng khí trong các bình tách có kích thước trung bình , còn các hạt nhỏ hơn chỉ có thể tách bằng các thiết bị chiết sương. 2.1.2 Tách va đập Dòng khí có chứa hỗn hợp lỏng đập vào một tấm chắn, chất lỏng sẽ dính lên bề mặt tấm chắn và chập lại với nhau thành các giọt lớn sau đó lắng xuống bên dưới nhờ trọng lực. Khi hàm lượng chất lỏng cao hoặc kích thước các hạt bé, để tăng hiệu quả tách người ta cần tạo ra nhiều va đập nhờ sự bố trí các mặt chặn kế tiếp nhau. 2.1.3 Dùng lực ly tâm Khi dòng hơi chứa lỏng bộc phải chuyển động theo quỹ đạo vòng với tốc độ đủ lớn, lực ly tâm sẽ đẩy chất lỏng ra xa hơn, bám vào thành bình, chập đính với nhau thành các giọt lớn và lắng xuống nhờ trọng lực. Các chất khí có lực ly tâm bé nên sẽ ở phần giữa bình và thoát ra ngoài theo đường thoát khí. Thay đổi hướng, tốc độ chuyển động của dòng hỗn hợp 2.1.4 Thay đổi hướng và tốc độ chuyển động của dòng hỗn hợp Cơ chế này dựa trên nguyên tắc lực quán tính của chất lỏng lớn hơn chất khí. Khi dòng khí có mang theo chất lỏng gặp các chướng ngại vật sẽ thay đổi hướng chuyển động một cách đột ngột. Do có quán tính lớn, chất lỏng vẫn tiếp tục đi theo hướng cũ, va vào bề mặt vật cản và dính vào đó, chập lại và dính vào với nhau tạo thành những giọt lớn và lắng xuống dưới nhờ trọng lực. Còn chất khí do có quán tính bé hơn, chấp nhận sự thay đổi hướng một cách dễ dàng và bỏ lại các hạt chất lỏng để bay theo hướng mới. Vai trò của quán tính cũng được vận dụng để tách lỏng - khí bằng phương pháp thay đổi tốc độ dòng khí đột ngột. Khi giảm tốc độ dòng khí đột ngột, do quán tính chất lỏng lớn Trang 18
sẽ vượt lên trước và tách ra khỏi chất khí. Ngược lại khi tăng tộc một cách đột ngột thì chất khí sẽ vượt lên trước nhờ quán tính bé hơn. 2.1.5 Chiết sương (đông tụ) Các đệm đông tụ là một phương pháp có hiệu quả để tách lỏng ra khỏi khí tự nhiên. Một trong các ứng dụng phổ biến nhất là tách dầu trong hệ thống vận chuyển và phân phối khí. Vì lúc đó tỷ lệ lỏng trong khí nói chung là thấp. Để tách lỏng trong đệm đông tụ sử dụng tập hợp các cơ chế: va đập, thay đổi hướng, thay đổi tốc độ dòng và keo tụ. Hiệu quả phụ thuộc vào diện tích có thể tập hợp và chập dính các hạt chất lỏng. Khi dùng đệm cho các thiết bị tách, người ta thường lưu ý hai điều: các đệm nếu được chế tạo từ vật liệu dòn rất dễ hỏng khi vận chuyển và lắp đặt; các đệm kiểu lưới thép đan có thể bị tắc bít do lắng đọng Parafin và các vật liệu khác. 2.1.6 Phương pháp thấm Trong một số trường hợp, phương pháp thấm cũng phát huy tác dụng tốt. Vật liệu xốp có tác dụng loại bỏ hoặc tách dầu ra khỏi dòng khí. Khí qua vật liệu xốp sẽ chịu va đập, thay đổi hướng và tốc độ chuyển động. Khi đó khí dễ dàng đi qua, còn các hạt chất lỏng được giữ lại. 2.2 Tên gọi và phân loại thiết bị tách pha 2.2.1 Tên gọi - Bình tách hoặc bẫy, được lắp đặt tại vị trí sản suất hoặc ở các giàn ngay tại miệng giếng, cụm phân dòng, trạm chứa để tách sản phẩm từ giếng thành khí và lỏng. - Các thiết bị chỉ dùng và tách nước hoặc chất lỏng ( dầu, nước ) ra khỏi khí thường có tên gọi là bình nốc ao hoặc bẫy. - Buồng Flat: chất lưu vào từ các bình tách cao áp, còn chất lưu đi ra được truyền tới các bể chứa, cho nên thường đóng vai trò bình tách cấp 2 hoặc cấp 3 - Bình giãn nở: các bình tách bậc 1 làm việc ở các trạm tách nhiệt độ thấp hoặc tách lạnh, được trang bị thêm nguồn nhiệt để nung chảy hydrat. - Các bình lọc khí cũng tương tự như bình tách dùng cho các giếng có chứa lưu chất ít chất lỏng hơn so với chất lưu của giếng khí và giếng dầu, thường dùng trân các tuyến ống phân phối, thu gom khí. Được chế tạo theo kiểu lọc thô và lọc ướt. - Bình thấm khí (bầu lọc kiểu thô) dùng để tách bụi. Môi trường thấm trong bồn có tác dụng loại bỏ bụi, cặn, gỉ và các vật liệu lạ rơi ra khỏi dòng khí và đồng thời cũng thường dùng để tách lỏng. 2.2.2 Phân loại bình tách + Theo số pha (chức năng của bình tách) thì có: Trang 19
Bình tách hai pha: Được sử dụng để tách khí từ lỏng. Khí từ dầu trong mỏ dầu, hoặc khí từ nước trong mỏ khí. Lỏng và khí đi theo ba đường khác nhau. Bình tách hai pha thường dùng trong thu gom, đường ống phân phối. Bình tách ba pha: Được sử dụng để tách khí từ pha lỏng và nước từ dầu. Nước dầu, khí đi theo 3 đường khác nhau. Theo áp suất làm việc: Loại thấp áp từ 0,6 đến 6 at, trung áp từ 6 at đến 16 at và cao áp từ 16 at đến 64 at. + Theo phạm vi ứng dụng: Bình tách thử giếng, nối với giếng cần phải thử hoặc cần phải kiểm tra, để tách và đo chất lỏng do đó có trang bị các loại đồng hồ để đo dầu, khí, nước. Bình tách đo: có nhiệm vụ tách dầu khí, nước và đo các chất lưu có thể cùng thực hiện trong cùng một bình, các kiểu thiết kế đảm bảo đo các loại dầu khác nhau, có thể loại 2 pha hoặc 3 pha. Bình tách khai thác dùng tách chất lỏng giếng khai thác từ một giếng hoặc 1 cụm giếng. Bình tách nhiệt độ thấp: là một kiểu đặc biệt, chất lỏng trong giếng có áp suất cao chảy vào bình qua van giảm áp sao cho nhiệt độ bình tách giảm đáng kể thấp hơn nhiệt độ của chất lỏng giếng. + Theo nguyên lý tách cơ bản: Nguyên lý trọng lực: các bình tách loại này ở cửa vào không thiết kế các bộ phận tạo va đập, lệch dòng hoặc đệm chắn. Còn ở cửa ra của khí (không nhiều) có lắp đặt bộ phận chiết sương. Loại va đập hoặc keo tụ bao gồm tất cả các thiết bị ở cửa vào có bố trí các tấm va đập hoặc đệm chắn để thực hiện tách sơ cấp. Nguyên lý tách ly tâm có thể dùng cho sơ cấp hoặc dùng cho cả thứ cấp, lực ly tâm được tạo ra theo nhiều cách. + Theo hình dạng: Bình tách đứng, bình tách ngang và bình tách hình cầu. 2.3 Thiết bị tách nằm ngang 2.3.1 Cấu tạo a. Thiết bị tách 2 pha nằm ngang Trang 20