Giới thiệu Giáo trình Mô đun: Vận hành Phân xưởng Chế biến Dầu I (PETR56116)

Tổng quan về giáo trình (250-300 từ)

  • Môn học và vị trí trong chương trình đào tạo: Giáo trình mô đun Vận hành phân xưởng chế biến dầu I (mã số mô đun: PETR56116) là tài liệu đào tạo chuyên môn nghề thuộc chương trình đào tạo trình độ Cao đẳng nghề Vận hành thiết bị chế biến dầu khí, do Trường Cao đẳng Dầu khí (Tập đoàn Dầu khí Việt Nam) biên soạn và ban hành theo Quyết định số 209/QĐ-CĐDK ngày 01 tháng 3 năm 2022. Mô đun có thời lượng 6 tín chỉ (tổng cộng 145 giờ), được bố trí giảng dạy sau các mô đun kỹ thuật cơ sở và mô đun tiền đề như Vận hành máy thủy khí I, Vận hành phân xưởng chưng cất dầu thô (CDU), đồng thời là điều kiện tiên quyết trước khi học mô đun Vận hành phân xưởng chế biến dầu II.
  • Mục tiêu học tập (Learning Outcomes): Mô đun trang bị cho người học:
    • Kiến thức (A1): Trình bày cơ sở lý thuyết, đặc tính nguyên liệu, chất lượng sản phẩm, hệ xúc tác, sơ đồ công nghệ, cấu tạo thiết bị phản ứng và các thông số vận hành của ba quá trình: Hydrotreating, Cracking xúc tác (FCC) và Isome hóa.
    • Kỹ năng (B1): Thao tác thành thạo quy trình khởi động, điều chỉnh thông số công nghệ và dừng phân xưởng trên hệ thống mô phỏng động; nhận diện và xử lý sự cố công nghệ theo đúng quy trình kỹ thuật.
    • Năng lực tự chủ và trách nhiệm (C1): Tuân thủ quy định an toàn lao động, phòng cháy chữa cháy, quy trình vận hành thiết bị điện và tự động hóa; hoàn thành nhiệm vụ kỹ thuật không để xảy ra sự cố hư hỏng thiết bị.
  • Cấu trúc và cách tiếp cận: Giáo trình biên soạn gồm 3 bài học tương ứng 3 quá trình chuyển hóa thứ cấp chủ chốt trong nhà máy lọc dầu: Hydrotreating (Bài 1), Cracking xúc tác (Bài 2) và Isome hóa (Bài 3). Tài liệu kết hợp giữa lý thuyết hóa học dầu mỏ, nguyên lý thiết bị và thực hành vận hành trên trạm mô phỏng DCS.

Nội dung kiến thức cốt lõi (500-600 từ)

Các chương/chủ đề chính

Nội dung giáo trình được thiết kế theo cấu trúc module hóa với tiến trình logic từ tiền xử lý nguyên liệu, chuyển hóa sâu cấu trúc nặng đến nâng cao chỉ số chất lượng cho phân đoạn nhẹ:

  • Bài 1: Hydrotreating (45 giờ - 14h lý thuyết, 28h thực hành, 3h kiểm tra):

    • Cơ sở lý thuyết & phản ứng: Bản chất quá trình xử lý hydro trên xúc tác dị thể rắn nhằm loại bỏ tạp chất dị nguyên tố qua các phản ứng tỏa nhiệt: khử lưu huỳnh (HDS), khử nitơ (HDN), khử oxy (HDO), khử kim loại (HDM) và no hóa hydrocacbon không no (HYD).
    • Nguyên liệu, xúc tác & công nghệ: Đánh giá đặc tính nguyên liệu từ naphtha, distillate (kerosen, diesel) đến gasoil chân không (VGO); phân tích hệ xúc tác Co-Mo (tối ưu cho HDS) và Ni-Mo (tối ưu cho HDN và no hóa vòng thơm); sơ đồ công nghệ thiết bị phản ứng tầng cố định dạng dòng chảy xuống (downflow fixed-bed reactor) tích hợp đĩa phân phối lỏng - hơi; phân tích các biến số vận hành: nhiệt độ (280–420°C), áp suất (10–200 bar), tốc độ nạp liệu không gian (LHSV), tỷ lệ hồi lưu và độ tinh khiết hydro, nồng độ H2S trong khí tuần hoàn.
    • Thực hành mô phỏng: Quy trình khởi động, xác lập chế độ ổn định và dừng phân xưởng Naphtha Hydrotreating trên hệ thống mô phỏng động Prosimulator NHT01 (các thiết bị V001, R001/R002, C001, V002, hệ thống van điều khiển FIC1202, TIC1411, TIC1618, PIC1708).
  • Bài 2: Cracking xúc tác (50 giờ - 14h lý thuyết, 33h thực hành, 3h kiểm tra):

    • Cơ chế & phản ứng: Quá trình bẻ gãy mạch C–C của phân đoạn nặng (>350°C như VGO, cặn chưng cất khí quyển) tạo sản phẩm nhẹ (LPG, xăng octan cao RON 87–95, gasoil nhẹ LCO, gasoil nặng HCO) theo cơ chế ion carbocation (tạo ion, biến đổi mạch/đồng phân hóa/trùng hợp/cốc hóa, và ngắt mạch) trên tâm axit Bronsted và Lewis.
    • Xúc tác & công nghệ tầng sôi: Đặc tính xúc tác zeolit dạng vi cầu (10–150 μm, diện tích bề mặt riêng 600–900 m²/g) với cấu trúc tinh thể tứ diện [SiO4] và [AlO4]⁻, đơn vị cấu trúc SBU, sodalit, các dòng zeolit A, X, Y; vai trò của chất mang cao lanh phân tán nhiệt và chất kết dính đất sét bẫy kim loại (Ni, V); hiện tượng suy giảm hoạt tính do phá hủy thủy nhiệt, ngộ độc cốc và kim loại; sơ đồ công nghệ FCC/RFCC của các hãng bản quyền UOP, Kellogg, Shell, IFP-Total (R2R), Exxon; thiết bị phản ứng ống Riser, hệ thống kiểm soát nhiệt độ phối trộn MTC, thiết bị tách nhanh RTD và cụm tái sinh xúc tác 1 tầng/2 tầng.
    • Thực hành mô phỏng: Thao tác vận hành phân xưởng FCC trên mô hình Prosimulator FCC02.
  • Bài 3: Isome hóa (50 giờ - 14h lý thuyết, 33h thực hành, 3h kiểm tra):

    • Cơ sở & công nghệ: Phản ứng chuyển hóa n-parafin mạch thẳng thành iso-parafin mạch nhánh để gia tăng trị số octan cho phân đoạn naphtha nhẹ (C5/C6) và n-butan (C4); xúc tác lưỡng chức năng; sơ đồ công nghệ bản quyền Penex (UOP), Penex kết hợp tháp tách isohexan (DIH) và công nghệ Butamer (UOP); vận hành phân xưởng trên hệ thống mô phỏng Prosimulator ISO01.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

  • Lý thuyết cơ sở: Nhiệt động học và động học phản ứng chuyển hóa hydrocacbon dị thể; cơ chế ion carbocation; cân bằng pha lỏng - hơi trong điều kiện áp suất và nhiệt độ cao; hóa học tinh thể zeolit.
  • Nguyên lý công nghệ: Nguyên lý thủy động lực học lớp xúc tác cố định và lớp xúc tác tầng sôi; nguyên lý trao đổi nhiệt liên hợp; cơ chế tái sinh đốt cốc xúc tác liên tục.
  • Khung phân tích kỹ thuật: Phương pháp tính toán cân bằng vật chất, cân bằng năng lượng; phân tích động học suy giảm hoạt tính xúc tác; tiêu chuẩn chất lượng nhiên liệu thương phẩm.

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật: Vận hành hệ thống điều khiển quá trình DCS; xác lập và điều chỉnh các vòng điều khiển PID tự động (lưu lượng FIC, áp suất PIC, nhiệt độ TIC, mức chất lỏng LIC).
  • Kỹ năng phân tích: Đánh giá ảnh hưởng của các thông số công nghệ (nhiệt độ lò phản ứng, tỷ lệ xúc tác/nguyên liệu, áp suất riêng phần hydro) đến hiệu suất thu hồi và chất lượng sản phẩm.
  • Năng lực thực tế: Thực hiện chính xác quy trình khởi động phân xưởng từ trạng thái dừng nguội, chuyển đổi chế độ vận hành Manual/Auto, xử lý tình huống dao động thông số và quy trình dừng an toàn phân xưởng.

Phương pháp giảng dạy và học tập (300-350 từ)

  • Phương pháp tiếp cận sư phạm: Áp dụng phương pháp dạy học tích cực lấy người học làm trung tâm. Giảng viên kết hợp thuyết giảng lý thuyết chuyên đề, nêu vấn đề kỹ thuật thực tế, hướng dẫn đọc tài liệu chuyên ngành, tổ chức thảo luận nhóm và phân tích bản vẽ công nghệ P&ID.
  • Bài tập và tình huống thực hành (Case studies): Xây dựng hệ thống câu hỏi thảo luận và bài tập tình huống công nghệ sau mỗi bài học (tính toán chế độ công nghệ cho từng loại nguyên liệu nạp, xác định nguyên nhân ngộ độc xúc tác, phân tích biến đổi thành phần dòng sản phẩm).
  • Thực hành trên hệ thống mô phỏng động: Chiếm thời lượng 94/145 giờ (chiếm 64,8% tổng thời lượng mô đun). Người học trực tiếp thao tác trên phần mềm mô phỏng chuyên dụng Prosimulator (NHT01, FCC02, ISO01) tại phòng máy tính chuyên dụng, thực hiện tuần tự các bước trong quy trình vận hành phân xưởng xử lý naphtha, cracking xúc tác và đồng phân hóa.
  • Phương pháp kiểm tra và đánh giá: Thực hiện theo Thông tư số 09/2017/TT-BLĐTBXH của Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội với thang điểm 10:
    • Điểm đánh giá quá trình (trọng số 40%): Gồm 02 cột kiểm tra thường xuyên (vấn đáp, trắc nghiệm hoặc tự luận thực hiện trước mỗi buổi học hoặc sau mỗi 5 giờ học) và 06 cột kiểm tra định kỳ (tự luận, trắc nghiệm kết hợp thao tác trực tiếp trên trạm mô phỏng sau mỗi 15 giờ học).
    • Điểm thi kết thúc mô đun (trọng số 60%): Tổ chức sau 145 giờ học, bao gồm phần thi lý thuyết tổng hợp (tự luận/trắc nghiệm) và phần thi thực hành vận hành trên hệ thống mô phỏng.
  • Quy định tự học và chuyên cần: Sinh viên phải nghiên cứu bài học trước khi đến lớp, hoàn thành bài tập nhóm (nhóm 2–3 người); bắt buộc tham dự tối thiểu 70% thời lượng lý thuyết và 100% thời lượng thực hành để đủ điều kiện dự thi kết thúc mô đun.

Điểm nổi bật và cập nhật (250-300 từ)

  • Tích hợp phần mềm mô phỏng động chuẩn công nghiệp: Giáo trình chuyển giao trực tiếp công nghệ đào tạo mô phỏng thông qua bộ công cụ Prosimulator của nước ngoài (mô hình FCC02 version 3, ISO01 tháng 3/2015, NHT01 tháng 3/2015), giúp tái hiện trung thực giao diện điều khiển thực tế tại phòng điều khiển trung tâm của nhà máy lọc dầu.
  • Cập nhật các bản quyền công nghệ lọc dầu quốc tế: Tài liệu tổng hợp và hệ thống hóa các sơ đồ công nghệ tiêu biểu đang được ứng dụng phổ biến: công nghệ FCC tái sinh 1 tầng/2 tầng của UOP, Kellogg, Shell; công nghệ R2R của IFP-Total; công nghệ RFCC của Exxon; công nghệ Penex và Butamer của UOP.
  • Gắn kết với xu hướng chế biến dầu thô và tiêu chuẩn môi trường: Phân tích xu hướng biến động nguyên liệu dầu thô thế giới (dầu thô có tỷ trọng nặng hơn, chứa hàm lượng lưu huỳnh cao) và sự dịch chuyển nhu cầu sản phẩm (tăng tỷ trọng nhiên liệu nhẹ và trung bình, giảm sản phẩm cặn FO), từ đó làm rõ vai trò công nghệ của các quá trình HDS sâu, FCC cặn (RFCC) và Isome hóa nhằm đáp ứng các tiêu chuẩn khí thải sinh thái.
  • Tính thực tiễn trong quy trình vận hành: Toàn bộ các bước khởi động, đóng mở van chặn, van bypass, điều chỉnh dòng hydro tuần hoàn, kiểm soát nhiệt độ lò phản ứng R001/R002, tháp stripper C001 đều được mô tả chi tiết theo chuẩn quy trình thao tác chuẩn (SOP) công nghiệp.

Đối tượng sử dụng giáo trình (200-250 từ)

  • Đối tượng đào tạo: Sinh viên hệ Cao đẳng và Trung cấp nghề Vận hành thiết bị chế biến dầu khí tại Trường Cao đẳng Dầu khí; học viên các ngành Công nghệ kỹ thuật Hóa học, Lọc hóa dầu tại các cơ sở giáo dục nghề nghiệp và đại học kỹ thuật.
  • Điều kiện tiên quyết: Người học cần hoàn thành các học phần nền tảng trong chương trình khung đào tạo:
    • Khối kỹ thuật cơ sở: Vẽ kỹ thuật - 1 (MECM52003), Điện kỹ thuật (ELEI53011), Cơ sở điều khiển quá trình (AUTM52111), Nhiệt kỹ thuật (PETR52002).
    • Khối chuyên môn tiền đề: Cơ sở quá trình và thiết bị trong công nghệ hóa học (PETR63004), Sản phẩm dầu mỏ (PETR53005), Vận hành máy thủy khí I (PETR56107), Vận hành phân xưởng chưng cất dầu thô (PETR56115).
  • Mục đích sử dụng cho giảng viên: Sử dụng làm căn cứ chuyên môn để biên soạn giáo án lý thuyết, giáo án tích hợp, thiết kế bài tập tình huống mô phỏng và xây dựng đề thi đánh giá chuẩn đầu ra A1, B1, C1.
  • Mục đích tự học và tra cứu kỹ thuật: Phục vụ kỹ thuật viên, công nhân vận hành tại các nhà máy lọc dầu, nhà máy xử lý khí tra cứu thông số kỹ thuật, cấu tạo thiết bị phản ứng và củng cố quy trình vận hành phân xưởng.

Câu hỏi thường gặp (250-300 từ)

  1. Giáo trình này phục vụ cho cấp độ đào tạo nào? Giáo trình được ban hành chính thức cho chương trình đào tạo trình độ Cao đẳng và Trung cấp nghề Vận hành thiết bị chế biến dầu khí; đồng thời là tài liệu tham khảo chuyên ngành cho bậc đại học kỹ thuật hóa dầu.

  2. Người học cần hoàn thành những môn học nào trước khi học mô đun này? Người học phải hoàn thành các môn học kỹ thuật cơ sở (Điện kỹ thuật, Cơ sở điều khiển quá trình, Nhiệt kỹ thuật) và môn học chuyên ngành tiền đề như Cơ sở quá trình & thiết bị công nghệ hóa học, Sản phẩm dầu mỏ, Vận hành phân xưởng chưng cất dầu thô (CDU).

  3. Điểm đặc thù của giáo trình này so với các tài liệu hóa dầu thuần lý thuyết là gì? Giáo trình kết hợp đồng bộ giữa lý thuyết công nghệ và quy trình thao tác thực hành cụ thể trên hệ thống mô phỏng động Prosimulator (gắn liền với từng ký hiệu thiết bị, van điều khiển như V001, C001, FIC1202, TIC1411).

  4. Phương pháp tự học mô đun này như thế nào để đạt hiệu quả cao? Người học cần đọc kỹ nguyên lý phản ứng và sơ đồ công nghệ trước khi lên lớp, phân tích chức năng của từng thiết bị trong dây chuyền P&ID, sau đó luyện tập tuần tự các bước khởi động và dừng phân xưởng trên hệ thống mô phỏng động.

  5. Tài liệu tham khảo chính được sử dụng để biên soạn giáo trình gồm những nguồn nào? Bao gồm các giáo trình trong nước của TS. Lê Văn Hiếu (Công nghệ chế biến dầu mỏ), TS. Đinh Thị Ngọ (Hóa học dầu mỏ và khí), TS. Nguyễn Hữu Phú (Cracking xúc tác) và bộ tài liệu hướng dẫn kỹ thuật phần mềm Prosimulator (FCC02, ISO01, NHT01).


Kết luận (150 từ)

Giáo trình mô đun Vận hành phân xưởng chế biến dầu I (mã số: PETR56116) do Trường Cao đẳng Dầu khí biên soạn cung cấp nền tảng kiến thức công nghệ toàn diện và quy trình vận hành kỹ thuật cho 3 phân xưởng cốt lõi: Hydrotreating, Cracking xúc tác và Isome hóa. Lộ trình đào tạo được xây dựng chặt chẽ từ cơ sở lý thuyết nhiệt động lực học, cơ chế xúc tác đến kỹ năng thực hành trực tiếp trên hệ thống mô phỏng động Prosimulator theo chuẩn công nghiệp. Để tiếp thu chương trình học tập hiệu quả, người học cần nắm chắc các môn học kỹ thuật cơ sở và công nghệ chưng cất dầu thô trước khi bước vào mô đun này, đồng thời kết hợp nghiên cứu các tài liệu tham khảo chuyên ngành được chỉ định trong chương trình đào tạo.