Giáo trình Vận hành thiết bị tách dầu khí (Nghề: Vận hành thiết bị chế biến dầu khí - Trình độ: Cao đẳng) - Trường Cao Đẳng Dầu Khí (năm 2020)

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:56

Thêm vào BST

Báo xấu

19
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Vận hành thiết bị tách dầu khí được biên soạn với mục tiêu giúp các bạn có thể trình bày được các loại thiết bị tách dầu khí, nguyên lý tách pha và các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tách dầu khí; Trình bày được cấu tạo và nguyên lý hoạt động của thiết bị tách dầu khí. 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 thiết bị tách dầu khí (Nghề: Vận hành thiết bị chế biến dầu khí - Trình độ: Cao đẳng) - Trường Cao Đẳng Dầu Khí (năm 2020)

TẬP ĐOÀN DẦU KHÍ VIỆT NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG DẦU KHÍ  GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN : VẬN HÀNH THIẾT BỊ TÁCH DẦU KHÍ NGHỀ : VẬN HÀNH THIẾT BỊ CHẾ BIẾN DẦU KHÍ TRÌNH ĐỘ : CAO ĐẲNG (Ban hành kèm theo Quyết định số: 191/QĐ-CĐDK ngày 25 tháng 3 năm 2020 của Trường Cao Đẳng Dầu Khí) Bà Rịa-Vũng Tàu, năm 2020 (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 Để đáp ứng nhu cầu học tập và nâng cao trình độ chuyên môn đối với bộ phận công nhân vận hành thiết bị tách dầu khí, chúng tôi đã tham khảo nhiều tài liệu của nhiều tác giả trong và ngoài nước để biên soạn nên giáo trình “Vận hành thiết bị tách dầu khí”. Giáo trình được các giáo viên bộ môn chính thức sử dụng để giảng dạy cho nghề “Vận hành thiết bị chế biến dầu khí” và có thể làm tài liệu tham khảo cho nghề “Vận hành thiết bị khai thác dầu khí”. Khi biên soạn giáo trình chúng tôi đã cố gắng cập nhật những kiến thức mới liên quan đến môn đun “Vận hành thiết bị tách dầu khí” phù hợp với đối tượng sử dụng cũng như gắn kết những nội dung lý thuyết với những vấn đề thực tế thường gặp trong sản xuất, đời sống để giáo trình có tính thực tiễn cao. Nội dung của giáo trình được biên soạn gồm 3 bài: Bài 1: Khái quát về thiết bị tách dầu khí Bài 2: Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các loại thiết bị tách dầu khí Bài 3: Vận hành thiết bị tách dầu khí Qua nội dung từng bài học trong giáo trình giúp cho sinh viên hiểu được cấu tạo, nguyên lý hoạt động cũng như quy trình vận hành và xử lý các sự cố của thiết bị tách dầu khí trong quá trình vận hành. Giáo trình này có thể góp phần hoàn thiện kiến thức cơ bản về mô đun “Vận thiết bị tách dầu khí”, chúng tôi xin chân thành cảm ơn và tiếp nhận những ý kiến đóng góp của đồng nghiệp và các em sinh viên về những thiếu sót không thể tránh khỏi trong nội dung và hình thức để giáo trình hoàn thiện hơn. Trân trọng cảm ơn./. Bà rịa - Vũng Tàu, tháng 03 năm 2020 Tham gia biên soạn 1. Chủ biên: Ths. Lê Thùy Dung 2. Ths. Hồ Quang Phổ 3. Th.S Phạm Công Đại 4. Cử nhân Huỳnh Việt Triều 5. Ks. Phạm Công Quang Trang 2
MỤC LỤC MỤC LỤC ...................................................................................................................... 3 DANH MỤC HÌNH VẼ ................................................................................................ 6 GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN ............................................................................................... 7 BÀI 1. KHÁI QUÁT VỀ THIẾT BỊ TÁCH DẦU KHÍ ...................................... 14 1.1. ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI ....................................................................15 1.1.1. Định nghĩa ..........................................................................................................15 1.1.2. Phân loại .............................................................................................................16 1.2. NGUYÊN LÝ TÁCH PHA ....................................................................................17 1.2.1. Nguyên lý tách dầu ra khỏi khí ...........................................................................17 1.2.2. Nguyên lý tách khí ra khỏi dầu ...........................................................................18 1.3. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH TÁCH DẦU KHÍ ..........19 1.3.1. Áp suất ................................................................................................................20 1.3.2. Nhiệt độ ..............................................................................................................20 1.3.3. Tỉ trọng ...............................................................................................................20 BÀI 2. CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC LOẠI THIẾT BỊ TÁCH DẦU KHÍ ......................................................................................................... 22 2.1. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CHUNG CỦA THIẾT BỊ TÁCH 23 2.1.1. Cấu tạo chung của thiết bị tách ...........................................................................23 2.1.2. Nguyên lý tách pha chung của thiết bị tách ........................................................30 2.2. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MỘT SỐ LOẠI THIẾT BỊ TÁCH .......................................................................................................................30 2.2.1. Thiết bị tách hai pha ...........................................................................................30 2.2.2. Thiết bị tách ba pha ............................................................................................37 BÀI 3. VẬN HÀNH THIẾT BỊ TÁCH DẦU KHÍ .............................................. 42 3.1. ĐIỀU CHỈNH MỰC CHẤT LỎNG ................................................................43 3.1.1. Điều chỉnh mực chất lỏng trong thiết bị tách hai pha .........................................45 3.1.2. Điều chỉnh mực chất lỏng trong thiết bị tách ba pha ..........................................46 3.2. ĐIỀU CHỈNH ÁP SUẤT VẬN HÀNH ..........................................................46 Trang 3
3.2.1. Điều chỉnh bằng van màng tác dụng trực tiếp ....................................................47 3.2.2. Điều chỉnh bằng van màng thường đóng ............................................................48 3.2.3. Điều chỉnh bằng van điều khiển bằng khí nén ...................................................48 3.3. VẬN HÀNH THIẾT BỊ TÁCH .......................................................................49 3.3.1. Yêu cầu khi vận hành .........................................................................................49 3.3.2. Quy trình vận hành thiết bị tách ..........................................................................50 3.3.3. Bảo dưỡng thiết bị tách .......................................................................................52 TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................... 55 Trang 4
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT P&ID: Piping and instrumentation diagram PSV: Pressure safety valve LSHH: Level switch high-high LSLL: Level switch low-low PSHH: Pressure Switch high-high Trang 5
DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 2.1. Sơ đồ nguyên lý thiết bị tách đứng ..................................................................24 Hình 2.2. Sơ đồ thiết bị tách 2 pha trụ đứng .................................................................24 Hình 2.3. Tách cơ bản kiểu cửa vào hướng tâm ............................................................25 Hình 2.4. Thiết bị tách 2 pha sử dụng bộ phận tách cơ bản kiểu ly tâm .......................26 Hình 2.5. Bộ chiết sương kiểu nan chớp .......................................................................27 Hình 2.6. Bộ phận chiết sương dạng cánh .....................................................................28 Hình 2.7. Đệm đông tụ ..................................................................................................29 Hình 2.8. Một số loại đệm đông tụ ................................................................................30 Hình 2.9. Cấu tạo thiết bị tách hai pha thẳng đứng .......................................................31 Hình 2.10. Cấu tạo của bộ phận chiết sương .................................................................32 Hình 2.11. Cấu tạo thiết bị tách hai pha thẳng đứng có cửa vào dạng tiếp tuyến .........33 Hình 2.12. Thiết bị tách hai pha thẳng đứng có các tấm chắn nằm nghiêng.................33 Hình 2.13. Cấu tạo thiết bị tách hai pha nằm ngang .....................................................34 Hình 2.14. . Cấu tạo thiết bị tách 2 pha 2 ống nằm ngang ............................................35 Hình 2.15. Cấu tạo thiết bị tách hai pha dạng cầu .........................................................36 Hình 2.16. Cấu tạo thiết bị tách 3 pha thẳng đứng ........................................................37 Hình 2.17. Cấu tạo thiết bị tách 3 pha nằm ngang ........................................................39 Hình 2.18. Cấu tạo thiết bị tách 3 pha hình cầu ............................................................40 Hình 3.1. Bộ phận điều chỉnh mực chất lỏng dạng cơ ..................................................43 Hình 3.2. Bộ phận điểu chỉnh mực chất lỏng dạng cơ ..................................................44 Hình 3.3. Bộ phận điều chỉnh mực chất lỏng dạng tự động ..........................................45 Hình 3.4. Điều chỉnh áp suất bằng van tác dụng trực tiếp ............................................47 Hình 3.5. Điều chỉnh áp suất bằng van lò xo ...............................................................48 Hình 3.6. Điều chỉnh áp suất bằng khí nén ..................................................................49 Bảng 3.1. Phân tích nguyên nhân và biên pháp khắc phụ khi lỏng bị cuốn ra ngoài ....52 Bảng 3.2. Phân tích nguyên nhân và biện pháp khắc phục quá tải chất lỏng ................53 Trang 6
GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN 1. Tên mô đun: VẬN HÀNH THIẾT BỊ TÁCH DẦU KHÍ 2. Mã mô đun: CNH19MĐ16 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 chưng cất dầu thô và sau các môn học, mô đun như: Sản phẩm dầu mỏ, Vận hành lò gia nhiệt, thiết bị nhiệt..... 3.2. Tính chất: Mô đun này trang bị những kiến thức, kỹ năng: cấu tạo, nguyên lý hoạt động và vận hành thiết bị tách trong ngành dầu khí. 3.3. Ý nghĩa và vai trò của mô đun: Giáo trình này trình bày một cách có hệ thống các kiến thức về nguyên lý hoạt động và cấu tạo của thiết bị tách dùng trong công nghiệp dầu khí. 4. Mục tiêu của mô đun: Thiết bị tách là một thiết bị quan trọng trong ngành lọc hóa dầu và chế biến dầu khí. Chính vì vậy đòi hỏi người thợ phải nắm được cấu tạo, vận hành thành thạo. 4.1. Về kiến thức: A1. Trình bày được các loại thiết bị tách dầu khí, nguyên lý tách pha và các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tách dầu khí; A2. Trình bày được cấu tạo và nguyên lý hoạt động của thiết bị tách dầu khí; 4.2. Về kỹ năng: B1. Vận hành được thiết bị tách dầu khí theo đúng quy trình. B2. Xử lý được các sự cố thường gặp trong quá trình vận hành thiết bị tách dầu khí. 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 cơ khí, 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 7
C4. Hướng dẫn, kèm cặp nhân viên vận hành bậc dưới cải thiện kỹ năng, kiến thức vận hành để đảm nhiệm nhiệm vụ tương tự. 5. Nội dung của mô đun: 5.1. Chương trình khung Thời gian đào tạo (giờ) Trong đó Tên môn học, Số Thực Thi/ Kiểm Mã tín MH/MĐ/HP mô đun Tổng hành/ tra chỉ Lý thí nghiệ số thuyết m/ bài tập/ thảo LT TH luận Các môn học I 21 435 157 255 15 8 chung/ đại cương MHCB19MH02 Giáo dục chính trị 4 75 41 29 5 MHCB19MH03 Pháp luật 2 30 18 10 2 MHCB19MH05 Giáo dục thể chất 2 60 5 51 4 Giáo dục quốc MHCB19MH08 4 75 36 35 2 2 phòng và An ninh MHCB19MH09 Tin học 3 75 15 58 2 TA19MH02 Tiếng Anh 6 120 42 72 6 Các môn học, mô II đun chuyên môn 75 1855 556 1182 38 79 ngành, nghề Môn học, mô đun II.1 11 195 119 65 8 3 kỹ thuật cơ sở CK19MH01 Vẽ kỹ thuật - 1 2 45 15 28 2 KTĐ19MĐ06 Điện kỹ thuật 2 3 45 36 6 3 An toàn vệ sinh lao ATMT19MH 01 2 30 26 2 2 động CNH19MH10 Nhiệt kỹ thuật 2 30 28 0 2 Cơ sở điều khiển TĐH19MĐ12 2 45 14 29 1 1 quá trình Môn học, mô đun II.2 chuyên môn ngành, 61 1660 437 1117 30 76 nghề Trang 8
Thời gian đào tạo (giờ) Trong đó Tên môn học, Số Thực Thi/ Kiểm Mã tín MH/MĐ/HP mô đun Tổng hành/ tra chỉ Lý thí nghiệ số thuyết m/ bài tập/ thảo LT TH luận Cơ sở quá trình và CNH19MH13 thiết bị trong công 3 45 42 0 3 nghệ hóa học CNH19MH14 Sản phẩm dầu mỏ 3 45 42 0 3 Vận hành thiết bị CNH19MĐ16 2 45 14 29 1 1 tách dầu khí Vận hành hệ thống CNH19MĐ17 đường ống và bể 6 150 28 106 3 13 chứa Vận hành máy thuỷ CNH19MĐ18 6 150 28 106 2 14 khí I Vận hành máy thuỷ CNH19MĐ19 4 100 28 66 2 4 khí II Vận hành lò gia CNH19MĐ20 3 75 21 50 2 2 nhiệt, thiết bị nhiệt Kỹ thuật phòng thí CNH19MĐ21 2 45 13 30 1 1 nghiệm Vận hành phân CNH19MĐ22 xưởng chưng cất 6 145 42 94 3 6 dầu thô Vận hành phân CNH19MĐ23 xưởng chế biến dầu 6 145 42 94 3 6 I Vận hành phân CNH19MĐ24 xưởng chế biến dầu 4 100 28 66 2 4 II Vận hành các phân CNH19MĐ25 6 150 36 108 2 4 xưởng chế biến khí CNH19MĐ26 Thực tập sản xuất 4 195 45 138 3 9 Khóa luận tốt CNH19MĐ27 6 270 28 230 12 nghiệp Tổng cộng 93 2290 713 1437 53 87 Trang 9
5.2. Chương trình chi tiết mô đun Thời gian (giờ) Thực hành, thí Kiểm tra Số TT Nội dung tổng quát Tổng Lý nghiệm, số thuyết thảo luận, LT TH bài tập Bài 1: Khái quát về thiết bị 1 6 6 tách dầu khí 1.1 Định nghĩa và phân loại 1 1 1.2 Nguyên lý tách pha 3 3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá 1.3 2 2 trình tách dầu khí Bài 2: Cấu tạo, nguyên lý hoạt 2 5 4 1 động của thiết bị tách dầu khí 2.1 Cấu tạo của thiết bị tách dầu khí 2 2 Nguyên lý hoạt động của thiết bị 2.2 2 2 1 tách dầu khí Bài 3: Vận hành thiết bị tách 3 34 4 29 1 dầu khí 3.1 Điều chỉnh mức chất lỏng 2 2 3.2 Điều chỉnh áp suất vận hành 2 2 3.3 Vận hành thiết bị tách dầu khí 29 29 1 Cộng 45 14 29 1 1 6. Điều kiện thực hiện mô đun: 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, mô hình mô phỏng thiết bị tách. 6.3. Học liệu, dụng cụ, mô hình, phương tiện: Giáo trình, giáo án, qui trình vận hành. 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. Trang 10
- 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: 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 Quan sát/ Bảng kiểm/ A1, A2, A3 1 Sau 5 giờ. Câu hỏi Hỏi đáp B1, B2 Định kỳ Viết/ Thông Tự luận/ A1, A2, A3 4 Sau 15 giờ qua sản phẩm Trắc nghiệm/ Sản B1, B2 học tập phẩm học tập C1, C2, C3 Kết thúc mô Viết/ Thông Tự luận và trắc A1, A2, A3 4 Sau 45 giờ đun qua sản phẩm nghiệm/ Sản B1, B2 học tập phẩm học tập C1, C2, C3 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. Trang 11
- 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 8.1. Phạm vi, đối tượng áp dụng: Đối tượng HSSV 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, diễn trình làm mẫu, 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% buổi học 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: Trang 12
[1]. Trường Cao Đẳng Dầu khí, Giáo trình Vận hành thiết bị tách, Lưu hành nội bộ, 2017. [2]. PGS.TS Lê Xuân Lân, Thu gom xử lý Dầu - Khi - Nước, Hà Nội 2005. [3]. TS Hoàng Anh Dũng, Thiết bị xử lý các sản phẩm khai thác Dầu khí, Hà Nội 2012. - Tài liệu tiếng nước ngoài: [1]. J. D. Seader, Ernest J. Henley, D. Keith Roper, Separation Process Principles Maurice Stewart and Ken Arnold, Gas–Liquid and Liquid–Liquid Separators Elsivier, 2008 Trang 13
BÀI 1. KHÁI QUÁT VỀ THIẾT BỊ TÁCH DẦU KHÍ ❖ GIỚI THIỆU BÀI 1 Bài 1 giới thiệu các kiến thức cơ bản liên quan đến Thiết bị tách để người học có được kiến thức nền tảng và dễ dàng tiếp cận công việc sau này. ❖ MỤC TIÊU BÀI 1 Sau khi học xong chương này, người học có khả năng: ➢ Về kiến thức: - Định nghĩa và phân loại được các loại thiết bị tách dầu khí. - Trình bày và phân tích được nguyên lý tách pha và các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tách dầu khí. ➢ Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: - Học sinh có tính nghiêm túc, cẩn thận, kỷ luật cao trong học tập. ❖ 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; + Hoàn thành các bài thực hành kỹ năng; + Tổ chức làm việc nhóm, làm việc độc lập; + Tuần thủ quy định an toàn, giờ giấc. ❖ ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN BÀI 1 - Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: Phòng mô hình - Trang thiết bị máy móc: Máy tính, máy chiếu, mô hình mô phỏng thiết bị tách. - Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Giáo án, giáo trình, quy trình thực hành. - 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 Bài 1: Khái quát về thiết bị tách dầu khí Trang 14
✓ 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 bài trước khi đến lớp + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập. + Tham gia đầy đủ thời lượng mô đun. + Nghiêm túc trong quá trình học tập. - Phương pháp: ✓ Điểm kiểm tra thường xuyên: 1 điểm kiểm tra (hình thức: vấn đáp, bảng kiểm) ✓ Kiểm tra định kỳ lý thuyết: 1 điểm kiểm tra (hình thức: Trắc nghiệm) ✓ Kiểm tra định kỳ thực hành: không. NỘI DUNG BÀI 1 1.1. ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI 1.1.1. Định nghĩa Thiết bị tách là một thuật ngữ dùng để chỉ một bình áp suất sử dụng để tách chất lưu thành các pha khí và lỏng. Các thiết bị truyền thống thường gọi là thiết bị tách hoặc bẫy, lắp đặt tại vị trí sản suất hoặc ở các giàn ngay gần miệng giếng, cụm phân dòng, trạm chứa để tách chất lỏng giếng thành khí và lỏng. Do bố trí gần đầu giếng nên được thiết kế với tốc độ dòng tức thời cao nhất. Các thiết bị chỉ dùng để tách nước hoặc chất lỏng (dầu + nước) ra khỏi khí, thường có tên gọi là bình nốc ao hoặc bẫy. Nếu thiết bị tách nước lắp đặt gần miệng giếng thì khí và dầu lỏng thoát ra đồng thời còn nước tự do thoát ra ở phần đáy bình. Còn ở các thiết bị tách lỏng cho phép tách tất cả chất lỏng ra khỏi khí thì dầu và nước thoát ra ở đáy bình, còn khí thoát ra ở phần đỉnh bình. Thiết bị tách truyền thống làm việc ở áp suất thấp, thường gọi là buồng Flat. Chất lưu vào từ các thiết bị tách cao áp, còn chất lưu đi ra được truyền tới các bể chứa, cho nên thường đóng vai trò thiết bị tách cấp hai hoặc cấp ba, có vai trò tách khí nhanh. Các thiết bị tách bậc một làm việc ở các trạm tách nhiệt độ thấp hoặc tách lạnh, thường gọi là bình giãn nở, được trang bị thêm nguồn nhiệt để nung chảy hydrat. Cũng có thể bơm chất lỏng phòng ngừa hydrat hoá vào chất lỏng giếng trước khi giãn nở. Các bình lọc khí cũng tương tự như thiết bị tách dùng cho các giếng có chất lưu chứa ít chất lỏng hơn so với chất lưu của giếng khí và giếng dầu, thường dùng trên các Bài 1: Khái quát về thiết bị tách dầu khí Trang 15
tuyến ống phân phối, thu gom, được chế tạo theo kiểu lọc thô và lọc ướt. Loại lọc thô có trang bị bộ chiết sương, phổ biến là kiểu keo tụ và các chi tiết phía trong tương tự như thiết bị tách dầu khí. Loại lọc ướt dòng hơi đi qua một đệm lỏng, có thể là dầu để rửa sạch bụi bẩn và tạp chất, sau đó qua bộ chiết sương để tách lỏng. Bình lọc thường lắp ở dòng đi lên từ thiết bị xử lý khí bất kỳ hoặc thiết bị dòng ra. 1.1.2. Phân loại a. Phân loại theo chức năng ▪ Thiết bị tách 2 pha: lỏng và khí. ▪ Thiết bị tách 3 pha: lỏng - khí và lỏng - lỏng. ▪ Thiết bị tách dạng bẫy. ▪ Thiết bị tách từng giai đoạn. ▪ Thiết bị tách nước kiểu khô hay ướt. ▪ Thiết bị tách có trang bị bộ lọc khí. Thiết bị lọc trung bình thường được dùng trong bồn chứa để tách bụi, cặn đường ống, rỉ và các vật liệu khác khỏi khí. ▪ Bình làm sạch khí kiểu khô hay ướt. ▪ Thiết bị tách và lọc. b. Phân loại thiết bị tách theo hình dạng ▪ Thiết bị tách hình trụ đứng. ▪ Thiết bị tách hình trụ nằm ngang. ▪ Thiết bị tách hình cầu. ❖ Thiết bị tách trụ đứng: ▪ Thiết bị tách trụ đứng 2 pha: dầu - khí. ▪ Thiết bị tách trụ đứng 3 pha: dầu - khí - nước. ▪ Thiết bị tách 3 pha sử dụng lực ly tâm. Dòng nguyên liệu vào xiên theo một ống màng côn. Có các ống màng dẫn dòng tạo dòng chảy xoáy tròn, nước nặng nhất bị phân bố sát thành ống dẫn do lực ly tâm lớn nhất. Dầu nhẹ hơn sẽ phân bố ở mặt ngoài, khí ít chịu ảnh hưởng của lực ly tâm sẽ tách khỏi dầu và đi lên. Dầu và nước bị kéo xuống dưới theo máng dẫn. Nước nặng nhất chìm xuống dưới, dầu nổi lên trên. ❖ Thiết bị tách hình trụ nằm ngang: - Thiết bị tách hình trụ nằm ngang 2 pha. Bài 1: Khái quát về thiết bị tách dầu khí Trang 16
- Thiết bị tách hình trụ nằm ngang 3 pha. ❖ Thiết bị tách hình cầu: - Thiết bị tách hình cầu 2 pha dầu - khí. - Thiết bị tách hình cầu 3 pha dầu - khí - nước. 1.2. NGUYÊN LÝ TÁCH PHA 1.2.1. Nguyên lý tách dầu ra khỏi khí Trong dòng khí thường có những bụi dầu dạng sương mù hoặc thậm chí còn là các giọt dầu. Để tách chúng ra, trong thiết bị tách thường lắp bộ chiết sương. Tuy nhiên dòng khí khi ra khỏi thiết bị tách vẫn có một lượng dầu nhất định tùy thuộc vào sự hoàn thiện về kỹ thuật và dầu sẽ ngưng tụ do giảm nhiệt độ. Các phương pháp dùng để tách dầu ra khỏi khí trong thiết bị tách bao gồm: Trọng lực, va đập, thay đổi hướng và tốc độ chuyển động dòng hỗn hợp, dùng lực ly tâm, cơ chế keo tụ và thấm. a. Tách trọng lực Nguyên lý tách dựa vào sự chênh lệch về tỷ trọng. Khí nhẹ hơn dầu, ở điều kiện chuẩn các giọt dầu nặng hơn khí tự nhiên từ 400 đến 1600 lần. Khi áp suất và nhiệt độ tăng thì sự chênh lệch đó sẽ giảm nhanh. Chẳng hạn ở áp suất 50 bar thì sự chênh lệch chỉ còn từ 6 đến 10 lần. Nếu kích thước các giọt đủ lớn thì chúng sẽ dễ dàng lắng đọng và tách ra. Tuy nhiên điều đó ít xảy ra vì kích thước các hạt lỏng thường bé làm cho chúng có xu hướng lơ lửng và không thể tách ra khỏi dòng khí trong thời gian ngắn, đặc biệt nếu tốc độ dòng khí cao. Khi ta giới hạn tốc độ dòng khí thì ta có thể thu được kết quả tách thỏa mãn nhờ cơ chế phân ly trọng lực. Các hạt chất lỏng có kích thước từ 100 µm trở lên được tách cơ bản trong các thiết bị tách trung thiết bị, còn các hạt có kích thước nhỏ hơn cần nhờ đến bộ chiết sương. b. 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 kết hợp lại với nhau thành các giọt lớn và lắng xuống 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. c. Thay đổi hướng và tốc độ chuyển động 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 Bài 1: Khái quát về thiết bị tách dầu khí Trang 17
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 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. d. Sử dụng lực ly tâm Khi dòng hơi chứa lỏng buộc 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 thiết bị, các hạt lỏng này sẽ dính với nhau thành các giọt lớn và lắng xuống dưới nhờ trọng lực. Còn chất khí do có lực ly tâm bé nên sẽ ở phần giữa thiết bị và thoát ra ngoài theo đường thoát khí. Đây là một trong các phương pháp hiệu quả nhất để tách lỏng ra khỏi khí. Hiệu quả sẽ tăng cùng với sự tăng tốc dòng khí, nên ta có thể giảm được kích thước của thiết bị. e. 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. f. 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. 1.2.2. Nguyên lý tách khí ra khỏi dầu Việc tách khí không hòa tan là rất cần thiết. Trước hết để tận dụng khí vào mục đích sử dụng nội bộ và thương mại. Ngoài ra tách khí giúp cho việc đo lường dầu chính xác hơn. Các phương pháp tách khí ra khỏi dầu bao gồm: cơ học, nhiệt và hóa học. a. Các giải pháp cơ học Phổ biến là dao động, va đập, lắng và lực ly tâm. Bài 1: Khái quát về thiết bị tách dầu khí Trang 18
Các rung động điều hòa có kiểm soát tác động lên dầu sẽ làm giảm sức căng bề mặt và độ nhớt của dầu giúp cho việc tách khí được diễn ra dễ dàng hơn, các bọt khí sẽ kết dính lại với nhau và thoát ra khỏi dầu. Trên đường đầu vào thiết bị tách, thường lắp chi tiết tách khí cơ bản, có tác dụng đưa dòng chất lỏng vào thiết bị với độ rối tối thiểu, phân tán dầu cho khí dễ dàng thoát ra. Các chi tiết này còn loại trừ các va đập cao tốc của chất lỏng với thành thiết bị. Các tấm chắn còn được bố trí trên đường lắng của dầu, sẽ trải chúng thành những lớp mỏng trên đường chảy xuống phần lắng. Các giọt dầu sẽ lăn và dàn trải làm tăng hiệu quả tách bọt khí và thường được dùng để tách dầu bọt. Các tấm chắn có đục lỗ và đệm chắn thường dùng để tách khí không hòa tan, nếu kết hợp với rung động nhẹ sẽ tăng thêm hiệu quả tách bọt. Nếu để lắng một thời gian đủ lớn, khí tự do sẽ được tách ra khỏi dầu, việc kéo dài thời gian lưu trữ sẽ kéo theo sự gia tăng đường kính hoặc chiều sâu lớp chất lỏng trong thiết bị tách. Tuy nhiên việc tăng chiều sâu lớp chất lỏng sẽ ít đem lại hiệu quả, vì dầu sẽ ngăn cản sự thoát của khí tự do. Kết quả tối ưu chỉ thu được khi lớp dầu lắng là mỏng, tức là cần có tỷ lệ bề mặt tiếp xúc và thể tích dầu cao. Dưới tác dụng của lực ly tâm, dầu nặng hơn nên được giữ lại ở thành thiết bị còn khí chiếm vị trí phía trong của dòng xoáy lốc. b. Giải pháp nhiệt Nhiệt đóng vai trò làm giảm sức căng bề mặt trên các bọt khí và giảm độ nhớt của dầu, giảm khả năng lưu trữ khí bằng thủy lực. Phương pháp thường dùng trong công nghiệp để làm nóng dầu thô là cho chúng đi qua nước nóng. Trước hết dầu được phân tán thành các tia hoặc các mạch nhỏ để tăng khả năng tiếp xúc dầu với nước nóng, chảy qua nước nóng đi lên, kết hợp với các rung động các bọt khí sẽ keo tụ và tách ra khỏi dầu. Đây là phương pháp hiệu quả nhất với các loại dầu bọt, tuy vậy không dùng cho các thiết bị tách mà chỉ áp dụng cho các bể chứa công nghệ. Nhiệt được cung cấp trực tiếp bởi nồi hơi và qua các bộ phận trao đổi nhiệt. c. Giải pháp hóa học Tác dụng chính của hóa chất là giảm sức căng bề mặt, làm giảm xu hướng tạo bọt của dầu và do đó tăng khả năng tách khí 1.3. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH TÁCH DẦU KHÍ Ba yếu tố quan trọng của sự tách đó là nhiệt độ, áp suất và tỷ trọng của các thành phần cần tách. Ngoài ra, còn một số yếu tố khác ảnh hưởng đến quá trình tách dầu khí như: Bài 1: Khái quát về thiết bị tách dầu khí Trang 19