Giáo trình Vận hành phân xưởng chế biến dầu 1 (Nghề: Vận hành thiết bị chế biến dầu khí - Trung cấp) - Trường Cao Đẳng Dầu Khí

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:141

Thêm vào BST

Báo xấu

20
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Vận hành phân xưởng chế biến dầu 1 được biên soạn với mục tiêu nhằm giúp sinh viên trình bày được cơ sở, nguyên liệu và sản phẩm của quá trình Hydrotreating và Cracking xúc tác, Isome hóa; Trình bày được sơ đồ công nghệ của các phân xưởng Hydrotreating và Cracking xúc tác, Isome hóa; trình bày được cấu tạo và nguyên lý hoạt động của thiết bị phản ứng của các phân xưởng Hydrotreating, Cracking xúc tác và Isome hóa. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Vận hành phân xưởng chế biến dầu 1 (Nghề: Vận hành thiết bị chế biến dầu khí - Trung cấp) - Trường Cao Đẳng Dầu Khí

TẬP ĐOÀN DẦU KHÍ VIỆT NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG DẦU KHÍ  GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN : VẬN HÀNH PHÂN XƯỞNG CHẾ BIẾN DẦU I NGHỀ : VẬN HÀNH THIẾT BỊ CHẾ BIẾN DẦU KHÍ TRÌNH ĐỘ : TRUNG CẤP (Ban hành kèm theo Quyết định số: 209/QĐ-CĐDK ngày 01 tháng 3 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 1
LỜI GIỚI THIỆU Có thể nói dầu mỏ là nguồn năng lượng quan trọng nhất của mọi quốc gia trên thế giới, có khoảng 60 đến 70% năng lượng sử dụng xuất phát từ dầu mỏ. Hiệu quả của việc sử dụng nguồn năng lượng này phụ thuộc rất nhiều vào các quá trình chế biến, việc đưa dầu mỏ vào các quá trình biến sẽ nâng cao hiệu quả sử dụng của dầu mỏ lên 5 lần, như vậy sẽ tiết kiệm được nguồn tài nguyên quí giá này . Việt Nam cũng là một quốc gia sở hữu nguồn tài nguyên dầu mỏ. Chúng ta đã, đang và sẽ tiếp tục phát triển ngành công nghiệp chế biến dầu khí là một ngành kinh tế mạnh của Việt Nam, góp phần đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia và là đầu tàu kinh tế trong xây dựng và phát triển đất nước. Ngoài các kiến thức về chuyên ngành chế biến dầu khí, trong quá trình học còn cung cấp cho người học những kiến thức chung về kỹ thuật như: quá trình điều khiển tự động hóa, phương pháp xử lý sự cố trong nhà máy lọc dầu nói riêng cũng như trong các nhà máy công nghiệp về hóa dầu nói chung. Cùng với sự phát triển ngành công nghiệp này thì đòi hỏi việc tìm hiểu và nắm vững các quá trình công nghệ chế biến là hết sức quan trọng. Với mục đích cung cấp cho người học đầy đủ các kiến thức về các quá trình chế biến sản phẩm từ dầu mỏ đang được sử dụng rộng rãi hiện nay, giáo trình “Vận hành phân xưởng chế biến dầu I” được chia thành 3 chương tương ứng với các nội dung sau: Hydrotreating; Cracking xúc tác và isome hóa. Trân trọng cảm ơn./. Bà rịa - Vũng Tàu, tháng 3 năm 2022 Tham gia biên soạn 1. Chủ biên: GV Lưu Trà My 2. Ths. Phạm Tuấn Linh 3. Th.S Ngô Thị Bích Thu 4. TS. Nguyễn Huỳnh Đông 5. Ks. Phạm Công Quang Trang 2
MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ .......................................................................................4 DANH MỤC CÁC BẢNG.............................................................................................5 GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN ...............................................................................................6 BÀI 1. HYDROTREATING ......................................................................................14 1.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH HYDROTREATING ......................... 15 1.1.1. Giới thiệu chung về quá trình ....................................................................... 15 1.1.2. Cơ sở lý thuyết của quá trình ........................................................................ 19 1.2. NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM CỦA QUÁ TRÌNH HYDROTREATING ..... 20 1.3. XÚC TÁC CỦA QUÁ TRÌNH HYDROTREATING ........................................... 20 1.4. SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ CỦA QUÁ TRÌNH HYDROTREATING ........................ 21 1.4.1. Sơ đồ nguyên lý chung ................................................................................. 21 1.4.2. Một số quá trình Hydrotreating tiêu biểu ..................................................... 22 1.5. THIẾT BỊ PHẢN ỨNG CỦA QUÁ TRÌNH HYDROTREATING ...................... 24 1.6. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH HYDROTREATING ........... 26 1.6.1. Nhiệt độ và áp suất ....................................................................................... 26 1.6.2. Lượng hydro tuần hoàn................................................................................. 26 1.6.3. Tốc độ nạp liệu ............................................................................................. 26 1.6.4. Tỷ số hồi lưu và độ tinh khiết của hydro hồi lưu ......................................... 26 1.6.5. Nồng độ H2S trong khí hồi lưu ..................................................................... 26 1.7. THỰC HÀNH PHÂN XƯỞNG NAPHTHA HYDROTREATING TRÊN HỆ THỐNG MÔ PHỎNG ĐỘNG ...................................................................................... 27 1.7.1. Giới thiệu chung ........................................................................................... 27 1.7.2. Sơ đồ PFD ..................................................................................................... 27 1.7.4. Quy trình khởi động...................................................................................... 27 1.7.5. Quy trình dừng phân xưởng.......................................................................... 29 BÀI 2. CRACKING XÚC TÁC .................................................................................32 2.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH CRACKING XÚC TÁC .................... 33 2.1.1. Giới thiệu chung về quá trình ....................................................................... 33 2.1.2. Cơ sở lý thuyết của quá trình cracking xúc tác............................................. 35 2.2. NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM CỦA QUÁ TRÌNH CRACKING XÚC TÁC 38 Trang 1
2.2.1. Nguyên liệu ................................................................................................... 38 2.2.2. Sản phẩm ..................................................................................................... 38 2.3. XÚC TÁC CỦA QUÁ TRÌNH CRACKING XÚC TÁC ...................................... 40 2.3.1. Tổng quan ..................................................................................................... 40 2.3.2. Vai trò của xúc tác ........................................................................................ 40 2.3.3. Những yêu cầu của chất xúc tác cracking ................................................... 40 2.3.4. Động học của quá trình cracking xúc tác ..................................................... 42 2.3.5. Chất xúc tác dùng trong công nghệ FCC ..................................................... 43 2.3.6. Sự giảm hoạt tính của chất xúc tác ............................................................... 48 2.3.7. Quá trình tái sinh chất xúc tác ...................................................................... 49 2.3.8. Xúc tác cracking công nghiệp...................................................................... 51 2.4. CHẾ ĐỘ XÚC TÁC TẦNG SÔI VÀ TUẦN HOÀN XÚC TÁC RẮN ................ 52 2.5. SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ CỦA QUÁ TRÌNH CRACKING XÚC TÁC ................... 54 2.5.1. Cracking với lớp xúc tác cố định .................................................................. 56 2.5.2. Cracking với lớp xúc tác tầng sôi ................................................................. 56 2.5.3. Công nghệ của hãng UOP............................................................................. 58 2.5.4. Công nghệ của Kellog .................................................................................. 59 2.5.5. Công nghệ của hãng Shell ............................................................................ 59 2.5.6. Công nghệ IFP – Total và Stone & Webster ................................................ 50 2.5.7. Công nghệ Exxon ........................................................................................ 51 2.6. THIẾT BỊ PHẢN ỨNG CỦA QUÁ TRÌNH CRACKING XÚC TÁC ................. 51 2.6.1. Lò phản ứng ống Riser ................................................................................. 51 2.6.2. Hệ thống điều khiển nhiệt độ MTC (Mix Temperature Control) ................. 52 2.6.3. Thiết bị RTD (Riser Termination Device) ................................................... 53 2.6.4. Hệ thống phun sương nguyên liệu ................................................................ 53 2.7. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH CRACKING XÚC TÁC ...... 56 2.7.1. Nhiệt độ ........................................................................................................ 57 2.7.2. Áp suất .......................................................................................................... 58 2.7.3. Tỷ lệ C/O ...................................................................................................... 58 2.7.4. Tốc độ nạp liệu – thời gian lưu ..................................................................... 58 2.8. THỰC HÀNH PHÂN XƯỞNG CRACKING XÚC TÁC TRÊN HỆ THỐNG MÔ PHỎNG ĐỘNG ............................................................................................................. 59 Trang 2
2.8.1. Sơ đồ PDF ..................................................................................................... 59 2.8.1. Giới thiệu phân xưởng cracking xúc tác trên hệ thống mô phỏng ............... 59 2.8.2. Các thông số hoạt động bình thường ............................................................ 59 2.8.3. Quy trình khởi động...................................................................................... 66 BÀI 3. ISOME HÓA...................................................................................................78 3.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH ISOME HÓA...................................... 79 3.1.1. Giới thiệu chung về quá trình ....................................................................... 79 3.1.2. Cơ sở lý thuyết của quá trình ........................................................................ 80 3.2. NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM CỦA QUÁ TRÌNH ISOME HÓA ................. 82 3.2.1. Nguyên liệu ................................................................................................... 82 3.2.2. Sản phẩm của quá trình................................................................................. 83 3.3. XÚC TÁC CỦA QUÁ TRÌNH ISOME HÓA ....................................................... 85 3.4. SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ CỦA QUÁ TRÌNH ISOME HÓA .................................... 86 3.4.1. Quá trình đồng phân hóa xăng nhẹ ............................................................... 86 3.4.2. Quá trình đồng phân hóa phân đoạn C4 ........................................................ 87 3.5. THIẾT BỊ PHẢN ỨNG CỦA QUÁ TRÌNH ISOME HÓA .................................. 88 3.6. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH ISOME HÓA........................ 89 3.7. THỰC HÀNH PHÂN XƯỞNG ISOME HÓA TRÊN HỆ THỐNG MÔ PHỎNG ĐỘNG ............................................................................................................................ 90 3.7.1. Giới thiệu chung ........................................................................................... 90 3.7.2. Sơ đồ PFD ..................................................................................................... 90 3.7.3. Thiết bị điều khiển và thông số vận hành ..................................................... 90 3.7.4. Quy trình khởi động...................................................................................... 97 PHU LỤC 1 ................................................................................................................108 PHỤ LỤC 2 ................................................................................................................112 PHỤ LỤC 3 ................................................................................................................123 TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................129 Trang 3
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1. Vị trí phân xưởng hydrotreating trong nhà máy lọc dầu ...............................16 Hình 1.2. Sơ đồ nguyên lý chung của quá trình HDT ...................................................21 Hình 1.3. Thiết bị phản ứng hydrotreating kiểu downflow ...........................................25 Hình 1.4. Đĩa phân phối lỏng – hơi trong thiết bị phản ứng hydrotreating ...................25 Hình 2.1. Sự chuyển đổi nhu cầu sử dụng các sản phẩm dầu mỏ .................................34 Hình 2.2. Vị trí phân xưởng cracking xúc tác trong nhà máy lọc dầu ..........................35 Hình 2.3. Sơ đồ khối của quá trình cracking xúc tác tầng sôi .......................................53 Hình 2.4. Sơ đồ công nghệ chung của quá trình FCC ...................................................55 Hình 2.5. Công nghệ cracking xúc tác ngày nay ...........................................................57 Hình 2.6. Sơ đồ FCC tái sinh của UOP .........................................................................58 Hình 2.7. Công nghệ RFCC của hãng Kellog và Shell .................................................50 Hình 2.8. Công nghệ R2R của IFP và công nghệ RFCC của Exxon ............................50 Hình 2.9. Sự hoá hơi nguyên liệu khi sử dụng MTC và cấu tạo đáy ống Riser. ...........52 Hình 2.10. Cụm phản ứng với thiết bị tái sinh xúc tác 1 tầng .......................................54 Hình 2.11. Cụm phản ứng với thiết bị tái sinh xúc tác 2 tầng .......................................55 Hình 3.1. Công nghệ Penex của UOP ...........................................................................86 Hình 3.2. Công nghệ Penex với tháp tách isohexan ......................................................87 Hình 3.3. Sơ đồ công nghệ đồng phân hóa phân đoạn C4 .............................................88 Hình 3.4. Sơ đồ công nghệ Butamer của UOP ..............................................................88 Hình 3.5. Thiết bị phản ứng isome hóa .........................................................................89 Trang 4
DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Điều kiện phản ứng trung bình của quá trình hydrotreating một số loại ......17 Bảng 2.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ lên hiệu suất sản phẩm ..........................................57 Bảng 3.1. Nguyên liệu của quá trình isome hóa ............................................................82 Bảng 3.2. So sánh % sản phẩm và nguyên liệu của quá trình isome hóa......................83 Bảng 3.3. Hiệu suất các sản phẩm .................................................................................85 Trang 5
GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN 1. Tên mô đun: VẬN HÀNH PHÂN XƯỞNG CHẾ BIẾN DẦU I 2. Mã mô đun: PETR56116 3. Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của mô đun: 3.1. Vị trí: Là mô đun thuộc phần các môn học, mô đun chuyên môn nghề của chương trình đào tạo. Môn đun này được dạy trước mô đun vận hành phân xưởng chế biến dầu II và sau các môn học, mô đun như: Vận hành máy thủy khí I, vận hành tháp chưng cất dầu thô... 3.2. Tính chất: Mô đun này trang bị những kiến thức, kỹ năng về công nghệ và vận hành các phân xưởng hydrotreating và cracking xúc tác, Isome hóa trong nhà máy lọc dầu. 3.3. Ý nghĩa là vai trò: Cung cấp cho người học đầy đủ các kiến thức về các quá trình chế biến sản phẩm từ dầu mỏ đang được sử dụng rộng rãi hiện nay. 4. Mục tiêu của mô đun: 4.1. Về kiến thức: A1. Trình bày được cơ sở, nguyên liệu và sản phẩm của quá trình Hydrotreating và Cracking xúc tác, Isome hóa.. A2. Trình bày được sơ đồ công nghệ của các phân xưởng Hydrotreating và Cracking xúc tác, Isome hóa. A3. Trình bày được cấu tạo và nguyên lý hoạt động của thiết bị phản ứng của các phân xưởng Hydrotreating, Cracking xúc tác và Isome hóa. A4. Trình bày được các thông số vận hành của phân xưởng. 4.2. Về kỹ năng: B1. Vận hành thành thạo các phân xưởng: naptha hydrotreating, cracking xúc tác và isome hóa trên mô hình mô phỏng động theo quy trình. B2. Xử lý được các sự cố thường gặp theo quy trình. 4.3. Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: C1. Tuân thủ tuyệt đối các qui định về an toàn, pccc, nội quy phòng học/ phòng mô hình và quy chế của nhà trường. C2. Tuân thủ các qui trình vận hành các thiết bị điện, tự động hóa có liên quan. C3. Xác định được công việc phải thực hiện, hoàn thành các công việc theo yêu cầu, không để xảy ra sự cố, hư hỏng đối với hệ thống thiết bị. Trang 6
5. Nội dung của mô đun : 5.1. Chương trình khung Thời gian đào tạo (giờ) Trong đó Số Thực Mã Thi/ Tên môn học, mô đun tín Tổng hành/ MH/MĐ/HP Lý Kiểm tra chỉ số thí nghiệm/ thuyết bài tập/ thảo luận LT TH Các môn học chung/ đại I 14 285 117 153 10 5 cương COMP52001 Giáo dục chính trị 2 30 15 13 2 0 COMP51003 Pháp luật 1 15 9 5 1 0 COMP52005 Giáo dục thể chất 1 30 4 24 0 2 Giáo dục quốc phòng và An COMP51007 2 45 21 21 1 2 ninh COMP52009 Tin học 2 45 15 29 0 1 FORL54002 Tiếng Anh 4 90 30 56 4 0 SAEN52001 An toàn vệ sinh lao động 2 30 23 5 2 0 Các môn học, mô đun chuyên II. 47 1190 349 759 25 57 môn ngành, nghề Các môn học, mô đun kỹ II.1. 7 135 65 63 4 3 thuật cơ sở MECM52003 Vẽ kỹ thuật - 1 2 45 15 28 0 2 ELEI53011 Điện kỹ thuật 2 3 45 36 6 3 0 AUTM52111 Cơ sở điều khiển quá trình 2 45 14 29 1 1 Các môn học, mô đun chuyên II.2. 40 1055 284 696 21 54 môn ngành, nghề PETR53005 Sản phẩm dầu mỏ 3 45 42 0 3 PETR56107 Vận hành máy thuỷ khí I 6 150 28 106 2 14 Vận hành hệ thống đường ống PETR56109 6 150 28 106 3 13 và bể chứa Vận hành lò gia nhiệt, thiết bị PETR53111 3 75 21 50 2 2 nhiệt Vận hành phân xưởng chưng PETR56115 6 145 42 94 3 6 cất dầu thô Vận hành phân xưởng chế biến PETR56116 6 145 42 94 3 6 dầu I Vận hành các phân xưởng chế PETR56118 6 150 36 108 2 4 biến khí PETR54219 Thực tập sản xuất 4 195 45 138 3 9 Tổng số: 61 1475 466 912 35 62 5.2. Chương trình chi tiết mô đun Trang 7
Thời gian (giờ) Thực Kiểm tra hành, thí Số TT Nội dung tổng quát Lý Tổng số nghiệm, thuyết thảo luận, LT TH bài tập 1 Bài 1: Hydrotreating 45 14 28 1 2 Cơ sở lý thuyết của quá trình 1.1 2 2 hydrotreating Nguyên liệu và sản phẩm của 1.2 2 2 quá trình hydrotreating Xúc tác của quá trình 1.3 2 2 Hydrotreating Sơ đồ công nghệ của quá trình 1.4 4 4 hydrotreating Các thiết bị chính của quá 1.5 2 2 trình hydrotreating Các yếu tố ảnh hưởng đến quá 1.6 2 2 trình hydrotreating Thực hành mô phỏng phân 1.7 xưởng naptha hydrotreating 31 28 1 trên hệ thống mô phỏng động 2 2 Bài 2: Cracking xúc tác 50 14 33 1 2 Cơ sở lý thuyết của quá trình 2.1 3 3 cracking xúc tác Nguyên liệu và sản phẩm của 2.2 2 2 quá trình cracking xúc tác Xúc tác của quá trình cracking 2.3 1 1 xúc tác Chế độ xúc tác tầng sôi và tuần 2.4 1 1 hoàn xúc tác rắn Sơ đồ công nghệ của quá trình 2.5 3 3 cracking xúc tác Thiết bị phản ứng của quá 2.6 2 2 trình cracking xúc tác Các yếu tố ảnh hưởng đến quá 2.7 2 2 trình cracking xúc tác Thực hành vận hành phân 2.8 xưởng cracking xúc tác trên hệ 36 33 1 2 thống mô phỏng động 3 Bài 3: Isome hóa 50 14 33 1 2 Cơ sở lý thuyết của quá trình 3.1 2 2 isome hóa Nguyên liệu và sản phẩm của 3.2 2 2 quá trình isome hóa Trang 8
Thời gian (giờ) Thực Kiểm tra hành, thí Số TT Nội dung tổng quát Lý Tổng số nghiệm, thuyết thảo luận, LT TH bài tập Xúc tác của quá trình isome 3.3 2 2 hóa Sơ đồ công nghệ của quá trình 3.4 4 4 isome hóa Thiết bị phản ứng của quá 3.5 2 2 trình isome hóa Các yếu tố ảnh hưởng đến quá 3.6 3 2 1 trình isome hóa Thực hành vận hành phân xưởng 3.7 isome hóa trên hệ thống mô 35 33 2 phỏng động Cộng 145 42 94 3 6 6. Điều kiện thực hiện mô đun: 6.1. Phòng học Lý thuyết/Thực hành: + Phòng học lý thuyết: Đáp ứng phòng học chuẩn. + Phòng thực hành: Mô hình mô phỏng Lọc hóa dầu 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, giáo án, qui trình thực hiện, phòng mô phỏng lọc hóa dầu. 6.4. Các điều kiện khác: 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 bài trước khi đến lớp. + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập. + Tham gia đầy đủ thời lượng mô đun theo quy định. + Nghiêm túc trong quá trình học tập. 7.2. Phương pháp: Trang 9
Người học được đánh giá tích lũy mô đun như sau: 7.2.1. Cách đánh giá - 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 như sau: 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 mô đun 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 Vấn đáp/ Hỏi đáp/ Trắc A1, A2, A3, A4, 2 Trước mỗi Viết nghiệm/ Tự B1, B2 buổi học / luận C1, C2, C3 Sau mỗi 5 giờ. Định kỳ Viết/ Thông Tự luận/ A1, A2, A3, A4, 6 Sau 15 giờ qua sản phẩm Trắc nghiệm/ B1, B2 học tập Thực hành trên C3 mô hình Kết thúc mô Viết/ Thông Tự luận và trắc A1, A2, A3, A4, 2 Sau 145 đun qua sản phẩm nghiệm/ Thực B1, B2 giờ học tập hành trên mô C1, C2, C3 hình 7.2.3. Cách tính điểm - Điểm đánh giá thành phần và điểm thi kết thúc mô đun được chấm theo thang điểm 10 (từ 0 đến 10), làm tròn đến một chữ số thập phân. - Điểm mô đun là tổng điểm của tất cả điểm đánh giá thành phần của mô đun nhân với trọng số tương ứng. Điểm mô đun theo thang điểm 10 làm tròn đến một chữ số thập phân. 8. Hướng dẫn thực hiện mô đun Trang 10
8.1. Phạm vi, đối tượng áp dụng: Nghề Vận hành thiết bị chế biến dầu khí hệ Cao đẳng và Trung cấp, trường Cao đẳng Dầu khí. 8.2. Phương pháp giảng dạy, học tập mô đun 8.2.1. Đối với người dạy * Lý thuyết: Áp dụng phương pháp dạy học tích cực bao gồm: nêu vấn đề, hướng dẫn đọc tài liệu, bài tập tình huống, câu hỏi thảo luận… * Bài tập: Phân chia nhóm nhỏ thực hiện bài tập theo nội dung đề ra. * 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 bài 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 bài học tại nhà trước khi đến lớp. Các tài liệu tham khảo sẽ được cung cấp nguồn trước khi người học vào học mô đun này (trang web, thư viện, tài liệu...) - Tham dự tối thiểu 70% các buổi giảng lý thuyết và 100% các buổi thực hành. Nếu người học vắng >30% số tiết lý thuyết hoặc > 0% số tiết thực hành phải học lại mô đun 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 2-3 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 bài kiểm tra thường xuyên, định kỳ. - Tham dự thi kết thúc mô đun. - Chủ động tổ chức thực hiện giờ tự học. 9. Tài liệu tham khảo: - Tài liệu tiếng Việt: [1] Trường Cao Đẳng Dầu khí, Giáo trình Vận hành phân xưởng chế biến dầu I,II, Lưu hành nội bộ, 2017. [2] PGS.TS Lê Văn Hiếu, Công nghệ chế biến dầu mỏ, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 2006. [3] PGS.TS Đinh Thị Ngọ, Hóa học dầu mỏ và khí, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 2005. Trang 11
[4] GS.TS Nguyễn Hữu Phú, Cracking xúc tác, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 2005. - Tài liệu nước ngoài: [1] Prosimulator, Fluidized catalytic cracking FCC02 (version3.1), mar 2015. [2] Prosimulator, Isomerisation model guide ISO01, mar 2015. [3] Prosimulator, Naphtha hydrotreater unit NHT01, mar 2015. Trang 12
BÀI 1. HYDROTREATING ❖ GIỚI THIỆU BÀI 1 Bài 1 là bài cung cấp cho người học kiến thức về quá trình Hydrotreating (Cơ sở lý thuyết, nguyên liệu, sản phẩm, quá trình công nghệ, nguyên lý hoạt động, sơ đồ công nghệ và thiết bị của quá trình…), đồng thời người học được áp dụng các kiến thức này vào các bài tập thực hành hình thành kỹ năng vận hành thuần thục theo các quy trình vận hành. ❖ MỤC TIÊU BÀI 1 Sau khi học xong chương này, người học có khả năng: ➢ Về kiến thức: - Trình bày được nguyên liệu và sản phẩm của quá trình hydrotreating. - Trình bày được mục đích của quá trình hydrotreating - Trình bày được các quá trình hydrotreating thường gặp - Trình bày được các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hydrotreating - Trình bày được cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các loại thiết bị phản ứng được sử dụng trong quá trình hydrotreating ➢ Về kỹ năng: - Vận hành thành thạo phân xưởng naptha hydrotreating trên mô hình mô phỏng động và xử lý được các xự cố thường gặp. ➢ Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: - Tuân thủ tuyệt đối các qui định về an toàn, pccc, nội quy phòng học/ phòng mô hình và quy chế của nhà trường. - Tuân thủ các qui trình vận hành các thiết bị điện, tự động hóa có liên quan. - Xác định được công việc phải thực hiện, hoàn thành các công việc theo yêu cầu, không để xảy ra sự cố, hư hỏng đối với hệ thống thiết bị. ❖ PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP BÀI 1 - Đối với người dạy: + Thiết kế giáo án theo thể loại lý thuyết, thực hành hoặc tích hợp phù hợp với bài học. Giáo án được soạn theo bài hoặc buổi dạy. + Tổ chức giảng dạy: Chia ca, nhóm (phụ thuộc vào số lượng sinh viên/lớp) - Đối với người học: + Chuẩn bị tài liệu, dụng cụ học tập, vở ghi đầy đủ; Bài 1: Hydrotreating Trang 14
+ Hoàn thành các bài thực hành kỹ năng; + Tổ chức làm việc nhóm, làm việc độc lập; + Tuân thủ quy định an toàn, giờ giấc. ❖ ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN BÀI 1 - Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: Phòng mô phỏng lọc hóa dầu - Trang thiết bị máy móc: Máy tính, máy chiếu, bảng, phấn. - Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Giáo án, giáo trình, mô hình mô phỏng. - Các điều kiện khác: Không có ❖ KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ BÀI 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: + Tuân thủ tuyệt đối các qui định về an toàn, pccc, nội quy phòng học/ phòng mô hình và quy chế của nhà trường. + Tuân thủ các qui trình vận hành các thiết bị điện, tự động hóa có liên quan. + Xác định được công việc phải thực hiện, hoàn thành các công việc theo yêu cầu, không để xảy ra sự cố, hư hỏng đối với hệ thống thiết bị. - Phương pháp: ✓ Điểm kiểm tra thường xuyên: 1 điểm kiểm tra (vấn đáp/Trắc nghiệm/ Tự luận) ✓ Kiểm tra định kỳ lý thuyết: 1 điểm kiểm tra (trắc nghiệm/ Luận) ✓ Kiểm tra định kỳ thực hành: 1 điểm kiểm tra (thực hành trên mô hình mô phỏng). ❖ NỘI DUNG BÀI 1 1.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH HYDROTREATING 1.1.1. Giới thiệu chung về quá trình a. Khái niệm quá trình hydrotreating Hydrotreating là quá trình xử lý các phân đoạn dầu mỏ bằng các phản ứng với hydro với sự có mặt của xúc tác rắn. Quá trình này có thể được sử dụng để nâng cấp nhiều dòng dầu khác nhau, từ naptha đến cặn chân không, hoặc tất cả các loại dầu thô. Bài 1: Hydrotreating Trang 15
Hình 1.1 Vị trí phân xưởng hydrotreating trong nhà máy lọc dầu Thông thường hydrotreating thường được sử dụng như một bước tiền xử lý để cung cấp nguyên liệu có chất lượng phù hợp cho các quá trình chuyển hóa như: cracking xúc tác, hydrocracking, và cũng là bước hoàn thiện để sản xuất nhiên liệu vận chuyển đáp ứng các tiêu chuẩn sinh thái. Trong thời gian qua, hydrotreating cũng đã được chấp nhận trong việc nâng cấp chính các loại dầu thô nặng và cực nặng để tạo ra các loại dầu thô tổng hợp. Các quá trình hydrotreating phổ biến như: - Quá trình loại Lưu huỳnh (HDS-Hydrodesunfurizasion) - Quá trình loại Nitơ (HDN-Hydrodenitrogenation) - Quá trình loại Oxy (HDO-Hydrodeoxygenation) - Quá trình no hóa (Hydrogen saturation) Trong tất cả các công nghệ lò phản ứng hydrotreating có sẵn, lò phản ứng loại tầng xúc tác cố định (fixed-bed) là được xử dụng thường xuyên nhất trong ngành công nghiệp dầu khí. Điều kiện vận hành của quá trình biến thiên rất lớn. Tùy thuộc vào bản chất của nguyên liệu và phản ứng chiếm ưu thế mà áp suất thay đổi từ 10 đến hơn 200 bar và nhiệt độ phản ứng từ 280 đến 420oC. Bài 1: Hydrotreating Trang 16
Bảng 1.1. Điều kiện phản ứng trung bình của quá trình hydrotreating một số loại nguyên liệu Điều kiện phản Hydrotreating Hydrotreating Hydrotreating Cặn dầu ứng naphtha, diesel gasoil chân kerosen không Nhiệt độ, oC 300-400 340-400 380-410 380-420 Áp suất, barg 15-20 25-40 40-50 70-150 Hệ số hồi lưu hydro, 150 200 500 Khoảng m3/m3 1000 Tốc độ nạp liệu, h-1 5-10 3.5-5 1-2 0.5-1 Mức độ loại bỏ lưu 99 92-97 85-95 70-75 huỳnh (%) b. Mục đích của quá trình Từ lâu, hydrotreating (HDT) là một quá trình được dùng nhiều nhất trong nhà máy lọc dầu và đóng vai trò ngày càng quan trọng trong công nghiệp dầu mỏ và công nghiệp hoá dầu, nhằm mục đích: - Cải thiện các đặc trưng của sản phẩm cuối theo tiêu chuẩn, nhằm thỏa mãn các yêu cầu về chất lượng sản phẩm và bảo vệ môi trường. - Loại bỏ các tạp chất lưu huỳnh, nitơ, kim loại…có mặt trong các phân đoạn dầu mỏ để chuẩn bị nguyên liệu cho các quá trình chuyển hóa khác trong nhà máy lọc dầu mà xúc tác của các quá trình này nhạy cảm với các tạp chất đó. Chẳng hạn như quá trình cracking xúc tác (FCC), isome hóa, reforming xúc tác, hydrocracking… c. Nguồn cung cấp Hydro trong nhà máy lọc dầu Nguồn hydro trong nhà máy lọc dầu có ý nghĩ rất quan trọng trong việc bảo vệ các xúc tác kim loại (xúc tác reforming), ngoài ra nó còn có tác dụng xử lý nguyên liệu và hoàn thiện chất lượng các sản phẩm. Có các nguồn cung cấp hydro như: - Quá trình Reforming: cung cấp khoảng 90% lượng hydro cho nhà máy - Khí offgas của phân xưởng FCC - Quá trình Steam reforming metan - Khí tổng hợp d. Các quá trình xử lý bằng hydro trong nhà máy lọc dầu TT Phân đoạn dầu mỏ Mục đích Sản phẩm Bài 1: Hydrotreating Trang 17
HDS, HDN, hydro hóa Nguyên liệu cho quá trình 1 Naphta giảm olefin để tránh ngộ reforming xúc tác độc xúc tác HDS, hydro hóa vòng Nhiên liệu phản lực, dầu 2 Kerosen thơm nhằm cải thiện chiều hỏa dân dụng cao ngọn lửa không khói HDS, hydrohoas vòng thơm, olefin nhằm nâng 3 Diesen Nhiên liệu diesen cao trị số cetan, hạn chế tạo SOx trong khí thải Cặn chưng cất khí 4 HDS Nhiên liệu đốt lò FO quyển HDS, HDN nhằm hạn chế Nguyên liệu cho quá trình ngộ độc xúc tác cracking xúc tác (FCC) Nhiên liệu diesen, nguyên HDS, giảm lượng liệu cho quá trình hydrocacbon thơm 5 Gasoil chân không hydrocracking HDS, giảm lượng - Kerosen hydrocacbon thơm - Nhiên liệu phản lực HDN, giảm lượng Dầu nhờn hydrocacbon thơm HDS Nhiên liệu đốt lò FO - Nguyên liệu cho FCC HDS, HDN, hạn chế ngộ Cặn chưng cất chân - Nguyên liệu cho quá 6 độc xúc tác không trình hydrocracking Nguyên liệu cho quá trình HDS, HDN sản xuất cốc e. Xu hướng phát triển của quá trình Hydrotreating Trong các nhà máy lọc dầu hiện nay lượng hydro thường thiếu hụt do các quá trình xử lý bằng hydro trở nên phổ biến và sự thiếu hụt này càng tăng. Khí mà nguyên liệu ngày càng xấu đi thì tính nghiêm ngặt của các quá trình xử lý bằng hydro càng tăng và lượng hydro tiêu tốn sẽ càng tăng. Chính vì thế xu hướng phát triển của các quá trình sử dụng hydro chịu sự chi phối của các tác nhân như: - Dầu thô ngày càng nặng và chứa nhiều lưu huỳnh hơn – nhu cầu về các sản phẩm FO nặng giảm. Bài 1: Hydrotreating Trang 18