Giáo trình Vận hành phân xưởng chế biến dầu 1 (Nghề: Vận hành thiết bị chế biến dầu khí - Cao đẳng) được biên soạn gồm các nội dung chính sau: Hydrotreating; Cracking xúc tác; Isome hóa. Mời các bạn cùng tham khảo!
HYDROTREATING
CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH HYDROTREATING
NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM CỦA QUÁ TRÌNH HYDROTREATING
XÚC TÁC CỦA QUÁ TRÌNH HYDROTREATING
SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ CỦA QUÁ TRÌNH HYDROTREATING
1.5 Các thiết bị chính của quá trình hydrotreating 2 2
1.6 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hydrotreating 2 2
Thực hành mô phỏng phân xưởng naptha hydrotreating trên hệ thống mô phỏng động
2.1 Cơ sở lý thuyết của quá trình cracking xúc tác 3 3
2.2 Nguyên liệu và sản phẩm của quá trình cracking xúc tác 2 2
2.3 Xúc tác của quá trình cracking xúc tác 1 1
2.4 Chế độ xúc tác tầng sôi và tuần hoàn xúc tác rắn 1 1
2.5 Sơ đồ công nghệ của quá trình cracking xúc tác 3 3
2.6 Thiết bị phản ứng của quá trình cracking xúc tác 2 2
2.7 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cracking xúc tác 2 2
Thực hành vận hành phân xưởng cracking xúc tác trên hệ thống mô phỏng động
Số TT Nội dung tổng quát
Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, bài tập
3.1 Cơ sở lý thuyết của quá trình isome hóa 2 2
3.2 Nguyên liệu và sản phẩm của quá trình isome hóa 2 2
3.3 Xúc tác của quá trình isome hóa 2 2
3.4 Sơ đồ công nghệ của quá trình isome hóa 4 4
3.5 Thiết bị phản ứng của quá trình isome hóa 2 2
3.6 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình isome hóa 3 2 1
Thực hành vận hành phân xưởng isome hóa trên hệ thống mô phỏng động
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
7 Nội dung và phương pháp đánh giá:
- 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
Người học được đánh giá tích lũy mô đun như sau:
- 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%
Chuẩn đầu ra đánh giá
Hỏi đáp/ Trắc nghiệm/ Tự luận
2 Trước mỗi buổi học / Sau mỗi 5 giờ Định kỳ Viết/ Thông qua sản phẩm học tập
Thực hành trên mô hình
Viết/ Thông qua sản phẩm học tập
Tự luận và trắc nghiệm/ Thực hành trên mô hình
- 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
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
* 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
[1] Trường Cao Đẳng Dầu khí, Giáo trình Vận hành phân xưởng chế biến dầu I,II,
[2] PGS.TS Lê Văn Hiếu, Công nghệ chế biến dầu mỏ, NXB Khoa học kỹ thuật,
[3] PGS.TS Đinh Thị Ngọ, Hóa học dầu mỏ và khí, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà
[4] GS.TS Nguyễn Hữu Phú, Cracking xúc tác, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội
[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
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
Sau khi học xong chương này, người học có khả năng:
- 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
- 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
+ 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)
+ 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;
+ 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
✓ 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
✓ 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)
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
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 420 o C
Bảng 1.1 Điều kiện phản ứng trung bình của quá trình hydrotreating một số loại nguyên liệu Điều kiện phản ứng
Nhiệt độ, o C 300-400 340-400 380-410 380-420 Áp suất, barg 15-20 25-40 40-50 70-150
Hệ số hồi lưu hydro, m 3 /m 3
Mức độ loại bỏ lưu huỳnh (%)
99 92-97 85-95 70-75 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
HDS, HDN, hydro hóa giảm olefin để tránh ngộ độc xúc tác
Nguyên liệu cho quá trình reforming xúc tác
HDS, hydro hóa vòng thơm nhằm cải thiện chiều cao ngọn lửa không khói
Nhiên liệu phản lực, dầu hỏa dân dụng
HDS, hydrohoas vòng thơm, olefin nhằm nâng cao trị số cetan, hạn chế tạo SOx trong khí thải
4 Cặn chưng cất khí quyển HDS Nhiên liệu đốt lò FO
HDS, HDN nhằm hạn chế ngộ độc xúc tác
Nguyên liệu cho quá trình cracking xúc tác (FCC)
HDS, giảm lượng hydrocacbon thơm
Nhiên liệu diesen, nguyên liệu cho quá trình hydrocracking HDS, giảm lượng hydrocacbon thơm
- Nhiên liệu phản lực HDN, giảm lượng hydrocacbon thơm Dầu nhờn
6 Cặn chưng cất chân không
HDS Nhiên liệu đốt lò FO
HDS, HDN, hạn chế ngộ độc xúc tác
- Nguyên liệu cho quá trình hydrocracking
HDS, HDN Nguyên liệu cho quá trình sản xuất cốc e Xu hướng phát triển của quá trình Hydrotreating
CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH HYDROTREATING
Thực hành mô phỏng phân xưởng naptha hydrotreating trên hệ thống mô phỏng động
2.1 Cơ sở lý thuyết của quá trình cracking xúc tác 3 3
2.2 Nguyên liệu và sản phẩm của quá trình cracking xúc tác 2 2
2.3 Xúc tác của quá trình cracking xúc tác 1 1
2.4 Chế độ xúc tác tầng sôi và tuần hoàn xúc tác rắn 1 1
2.5 Sơ đồ công nghệ của quá trình cracking xúc tác 3 3
2.6 Thiết bị phản ứng của quá trình cracking xúc tác 2 2
2.7 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cracking xúc tác 2 2
Thực hành vận hành phân xưởng cracking xúc tác trên hệ thống mô phỏng động
Số TT Nội dung tổng quát
Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, bài tập
3.1 Cơ sở lý thuyết của quá trình isome hóa 2 2
3.2 Nguyên liệu và sản phẩm của quá trình isome hóa 2 2
3.3 Xúc tác của quá trình isome hóa 2 2
3.4 Sơ đồ công nghệ của quá trình isome hóa 4 4
3.5 Thiết bị phản ứng của quá trình isome hóa 2 2
3.6 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình isome hóa 3 2 1
Thực hành vận hành phân xưởng isome hóa trên hệ thống mô phỏng động
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
7 Nội dung và phương pháp đánh giá:
- 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
Người học được đánh giá tích lũy mô đun như sau:
- 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%
Chuẩn đầu ra đánh giá
Hỏi đáp/ Trắc nghiệm/ Tự luận
2 Trước mỗi buổi học / Sau mỗi 5 giờ Định kỳ Viết/ Thông qua sản phẩm học tập
Thực hành trên mô hình
Viết/ Thông qua sản phẩm học tập
Tự luận và trắc nghiệm/ Thực hành trên mô hình
- 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
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
* 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
[1] Trường Cao Đẳng Dầu khí, Giáo trình Vận hành phân xưởng chế biến dầu I,II,
[2] PGS.TS Lê Văn Hiếu, Công nghệ chế biến dầu mỏ, NXB Khoa học kỹ thuật,
[3] PGS.TS Đinh Thị Ngọ, Hóa học dầu mỏ và khí, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà
[4] GS.TS Nguyễn Hữu Phú, Cracking xúc tác, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội
[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
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
Sau khi học xong chương này, người học có khả năng:
- 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
- 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
+ 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)
+ 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;
+ 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
✓ 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
✓ 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)
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
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 420 o C
Bảng 1.1 Điều kiện phản ứng trung bình của quá trình hydrotreating một số loại nguyên liệu Điều kiện phản ứng
Nhiệt độ, o C 300-400 340-400 380-410 380-420 Áp suất, barg 15-20 25-40 40-50 70-150
Hệ số hồi lưu hydro, m 3 /m 3
Mức độ loại bỏ lưu huỳnh (%)
99 92-97 85-95 70-75 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
HDS, HDN, hydro hóa giảm olefin để tránh ngộ độc xúc tác
Nguyên liệu cho quá trình reforming xúc tác
HDS, hydro hóa vòng thơm nhằm cải thiện chiều cao ngọn lửa không khói
Nhiên liệu phản lực, dầu hỏa dân dụng
HDS, hydrohoas vòng thơm, olefin nhằm nâng cao trị số cetan, hạn chế tạo SOx trong khí thải
4 Cặn chưng cất khí quyển HDS Nhiên liệu đốt lò FO
HDS, HDN nhằm hạn chế ngộ độc xúc tác
Nguyên liệu cho quá trình cracking xúc tác (FCC)
HDS, giảm lượng hydrocacbon thơm
Nhiên liệu diesen, nguyên liệu cho quá trình hydrocracking HDS, giảm lượng hydrocacbon thơm
- Nhiên liệu phản lực HDN, giảm lượng hydrocacbon thơm Dầu nhờn
6 Cặn chưng cất chân không
HDS Nhiên liệu đốt lò FO
HDS, HDN, hạn chế ngộ độc xúc tác
- Nguyên liệu cho quá trình hydrocracking
HDS, HDN Nguyên liệu cho quá trình sản xuất cốc e Xu hướng phát triển của quá trình Hydrotreating
THỰC HÀNH PHÂN XƯỞNG NAPHTHA HYDROTREATING TRÊN HỆ THỐNG MÔ PHỎNG ĐỘNG
Mô hình phân xưởng xử lý naphtha bằng hydro là mô hình động mô phỏng vận hành quá trình xử lý naphtha bằng hydro
Phân xưởng xử lý naphtha bằng hydro bao gồm các cụm công nghệ sau:
- Cụm cấp liệu và phản ứng
- Cụm tách cao áp và thấp áp
Thiết bị chính của phân xưởng là tháp phản ứng với lớp chất xúc tác cố định, tại đây nguyên liệu lỏng tiếp xúc với khí hồi lưu giàu hydro ở điều kiện nhiệt độ và áp suất phù hợp Nhiệt độ trong tháp phản ứng được điều khiển bằng lưu lượng dòng khí hồi lưu
Chất lỏng đã được tách lưu huỳnh, sản phẩm khí, hydro không phản ứng sau khi đi ra khỏi tháp phản ứng được làm lạnh, sau đó cho vào cụm tách cao áp và thấp áp
Phần lớn sản phẩm lỏng được thu hồi trong cụm tách cao áp và thấp áp
Khí không ngưng từ cụm tách cao áp được đưa quay trở lại tháp phản ứng (khí hồi lưu) sau khi đi qua phân xưởng tách loại H2S cao áp
Khí chua được sinh ra trong cụm tách thấp áp và stripper được đưa đi xử lý
(Xem phụ lục 1 đính kèm)
1 Đảm bảo tất cả các van điều khiển ở chế độ Manual và luôn đóng
2 Đảm bảo tất cả các van điều khiển bằng tay ở trạng thái đóng
3 Giữ áp suất thùng chứa nguyên liệu (V001) (GR02) tối đa là 2,94 Kg/cm 2 bằng cách sử dụng dòng khí N2
4 Nguyên liệu được đưa vào V001 qua LIC1201 (GR02)
5 Chuyển van điều khiển áp suất của V001 sang chế độ Auto với giá trị SP là 2,94
6 Nâng áp suất thiết bị phản ứng và thiết bị tách cao áp đến 7kg/cm 2 bằng cách sử dụng dòng H2 Mở FOD03 (GR07-1st: Dòng bypass)
7 Dòng từ thiết bị phản ứng R001 được đưa vào thiết bị phản ứng R002 (GR03) thông qua bộ trao đổi nhiệt E002, E003 và sau đó vào lò gia nhiệt nguyên liệu và FOD07
8 Cấp H2 bổ sung vào hệ thống bằng cách sử dụng FIC1301 (GR02) và FIC1701
(GR03), mục đích phản ứng đạt 80%
9 Đầu ra của thiết bị phản ứng R002 được mở lên đến 50% sử dụng HV1501 (GR07)
Mở van điều khiển FIC1501 đến 50%
10 Ban đầu, LIC1201 (GR02) được mở đến 15%
11 Khởi động bơm P001 khi mức V001 đạt 20%
12 Đưa dòng từ P001 (GR02) hướng đến E007 (GR04) thông qua GV001 (GR06) (ban đầu mở 2%)
13 Nguyên liệu được gia nhiệt ở E007 bằng cách sử dụng Heavy Naphtha thông qua van cầu HV004 (GR04) (Mở lên đến 50%)
14 Sau đó nguyên liệu được đưa vào Stripper C001 (GR05) và được gia nhiệt lại thông qua thiết bị trao đổi nhiệt E005 (GR05)
15 Mức của Stripper (GR05) được điều khiển bằng bộ điều khiển mức LIC2202
16 Thiết bị đun sôi đáy tháp Stripper được khởi động khi mức C001 (GR05) đạt 25%
17 Điều khiển nhiệt độ và áp suất (GR05) trong C001 bằng cách sử dụng TIC2207 và
18 Giá trị ổn định của Stripper được thiết lập bởi TIC2207 và PIC2102 là 205,6 o C và
19Kg/cm 2 Bộ điều khiển này được chuyển sang chế độ Auto với giá trị đặt cho trước
19 Dòng chảy đến R001 (GR03) thong qua FIC1202 (GR03)
20 Dòng sản phẩm từ R001 được đưa vào R002 (GR03) thông qua bộ trao đổi nhiệt
E002, E003 và sau đó vào lò gia nhiệt nguyên liệu và FOD07
21 Đồng thời, gia nhiệt nguyên liệu bằng cách sử dụng bộ điều khiển nhiệt độ TIC1618
22 Dòng sản phẩm sau đó sẽ được đưa vào HDT SEPERATOR (V002) (GR04) sau khi đi qua thiết bị trao đổi nhiệt E001 (GR02) và máy làm mát không khí A001 (GR04)
23 Nguyên liệu đến R002 được tuần hoàn vào R001 (GR03) bằng FOD05 và FOD06
24 Đồng thời giám sát nhiệt độ và áp suất cả hai thiết bị phản ứng bằng các chỉ số tương ứng
25 Khi Nhiệt độ của các thiết bị phản ứng trong (GR03) TIC1411 và TIC1618 trên
150 o C, dừng dòng by-pass của R001 và dẫn dòng R001 (GR07) bằng cách sử dụng
26 Tiến hành nâng áp suất V002 bằng cách sử dụng H2 make-up FIC1301 (GR02) và
FIC1701 (GR03) (ban đầu cả hai van sẽ được mở hoàn toàn, khi V002 đạt được áp suất thiết kế rồi giảm dòng H2 make-up đến giá trị thiết kế)
27 Đồng thời tắt swich (GR07) FOD05 và FOD06
28 Bộ điều khiển (GR03) TIC1411 và TIC1618 được chuyển sang chế độ Auto SP
29 Đường by-pass R002 được đóng lại theo cách từng bước, đồng thời bật swich
30 Áp suất của V002 được điều chỉnh bằng PIC1708 (GR04)
31 PIC1708 (GR04) được đưa chuyển sang chế độ Auto khi áp suất của V002 đạt 24.52
32 Khởi động máy nén để dòng khí tuần hoàn tới thiết bị phản ứng 1 & 2 (R001 &
33 Dòng từ V002 được đưa vào C001 bằng bộ điều khiển mức LIC1701 (GR04) của
V002, khi mức 20%, đóng van bằng cách sử dụng GV001 (GR06) (0%)
34 Bộ điều khiển mức FIC1202 (GR02), FIC1301 (GR02) và FIC1701 (GR03) được cài đặt ở chế độ Auto SP 117,53 tấn/giờ, 206 kg/giờ và 481,75 kg/h
35 Theo dõi áp suất và nhiệt độ thiết bị phản ứng (R001 & R002)
36 Đảm bảo tất cả các bộ điều khiển ở chế độ Auto để mức trong thiết bị ổn định
1.7.5 Quy trình dừng phân xưởng
Quy trình dừng phân xưởng là để đưa hệ thống về chế độ không hoạt động từ điều kiện thiết kế Duy trì lưu lượng hydro tái sinh tối đa trong cả hai thiết bị phản ứng
1 Giảm dần bộ điều khiển lưu lượng (FIC1202) (GR02) xuống 50% công suất thiết kế với tốc độ 10% Đồng thời theo dõi nhiệt độ và áp suất thiết bị phản ứng
2 2 Giảm dần các giá trị cài đặt của bộ điều khiển nhiệt độ stripper (TIC2207) (GR05) đến 100 o C với tốc độ 100 o C/giờ Đồng thời duy trì nhiệt độ reboiler để giữ áp suất dương trong cột
3 Tắt bơm Reflux và bộ phận làm mát bằng không khí, duy trì mức tối thiểu 10% ở
Stripper reflux drum & stripper bottom (GR05) bằng cách sử dụng bộ điều khiển mức (LIC 2202, LIC 2301)
4 Giảm dần nhiệt độ đầu vào của thiết bị phản ứng (R-001) bằng bộ điều chỉnh nhiệt độ (TIC1411) (GR03) đến 150 o C với tốc độ 100 o C/giờ
5 Giảm dần nhiệt độ đầu vào của thiết bị phản ứng thứ hai (R-002) bằng cách sử dụng bộ điều khiển nhiệt độ (TIC1618) (GR03) đến 180 o C với tốc độ 40 o C/giờ
6 Khi nhiệt độ đầu vào lò phản ứng còn 180 o C, tắt máy bơm NHDT (P-001 A/B)
(GR02) và công tắc tương ứng (NIN01) (GR06) từ giới hạn pin
7 Đồng thời duy trì mức tối thiểu 10% cho V001 bằng cách sử dụng bộ điều khiển
(FIC 1202) (GR02) và chuyển bộ điều khiển áp suất (PIC1201) (GR02) trong chế độ
Man để giảm áp suất
8 Đóng dòng Hydro make-up từ bộ phận đồng phân hóa bằng bằng bộ điều khiển (FIC
1301 (GR02) & FIC 1701 (GR03)) Sau một thời gian, nếu cần thiết mở bộ điều khiển này để duy trì áp suất trong bộ phận phản ứng
9 Khi mức trong thiết bị tách đạt 20%, đóng dòng nguyên liệu và tắt máy nén khí & bộ làm mát không khí (A001) (GR04)
10 Chuyển bộ điều khiển áp suất (PIC 1708) (GR04) sang chế độ Man để giảm áp suất
11 Liên tục theo dõi áp suất và nhiệt độ của thiết bị phản ứng để hoạt động an toàn
12 Tiếp tục tuần hoàn hydro ở mức tối đa đến lò phản ứng để tách các hydrocarbon
❖ TÓM TẮT NỘI DUNG BÀI 1:
Trong bài này, một số nội dung chính được giới thiệu gồm:
- Cơ sở lý thuyết của quá trình hydrotreating
- Nguyên liệu và sản phẩm của quá trình hydrotreating
- Xúc tác của quá trình Hydrotreating
- Sơ đồ công nghệ của quá trình hydrotreating
- Các thiết bị chính của quá trình hydrotreating
- Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hydrotreating
- Thực hành mô phỏng phân xưởng naptha hydrotreating trên hệ thống mô phỏng động
❖ CÂU HỎI VÀ TÌNH HUỐNG THẢO LUẬN BÀI 1
Câu 1 Trình bày mục đích, khái niệm và nguyên liệu của quá trình hydrotreating?
Câu 2 Liệt kê các loại xúc tác sử dụng cho quá trình hydrotreating?
Câu 3 Trình bày sơ đồ nguyên lý chung của quá trình hydrotreating?
Câu 4 Trình bày sơ đồ nguyên lý của một số quá trình hydrotreating: naphtha hydrotreating, distillate hydrotreating, gas oil hydrotreating?
Câu 5 Trình bày các loại thiết bị phản ứng thường sử dụng cho quá trình hydrotreating?
Câu 6 Trình bày các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hydrotreating: nhiệt độ, áp suất, lượng hydro tuần hoàn…?
Câu 7 Trình bày dòng công nghệ của phân xưởng naphtha hydrotreating trên hệ thống mô phỏng động?