Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Vận hành phân xưởng chế biến dầu II (Mã mô đun: PETR64117) là tài liệu đào tạo chuyên môn nghề thuộc chương trình đào tạo trình độ Cao đẳng, ngành/nghề Vận hành thiết bị chế biến dầu khí. Tài liệu được ban hành chính thức theo Quyết định số 209/QĐ-CĐDK ngày 01 tháng 3 năm 2022 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Dầu khí (Tập đoàn Dầu khí Việt Nam), do nhóm tác giả gồm GV. Lưu Trà My (Chủ biên), Lê Quốc Hoàng, Ngô Thị Bích Thu, Nguyễn Huỳnh Đông và Phạm Công Quang biên soạn.

Trong cấu trúc chương trình đào tạo tổng thể gồm 93 tín chỉ (2290 giờ), mô đun PETR64117 có thời lượng 4 tín chỉ (tổng số 100 giờ đào tạo), giữ vị trí sau các học phần nền tảng như Vận hành phân xưởng chưng cất dầu thô (PETR56115), Vận hành phân xưởng chế biến dầu I (PETR56116) và học trước mô đun Vận hành các phân xưởng chế biến khí (PETR56118).

flowchart LR
    A["PETR56115: Vận hành phân xưởng chưng cất dầu thô"] --> B["PETR56116: Vận hành phân xưởng chế biến dầu I"]
    B --> C["PETR64117: Vận hành phân xưởng chế biến dầu II"]
    C --> D["PETR56118: Vận hành các phân xưởng chế biến khí"]
    D --> E["PETR54219 & PETR66220: Thực tập sản xuất - Tốt nghiệp"]

Mục tiêu học tập của giáo trình được xác định cụ thể theo 3 chuẩn đầu ra:

  • Về kiến thức (A1–A4): Trình bày cơ sở lý thuyết, nguyên liệu, sản phẩm, sơ đồ công nghệ, cấu tạo thiết bị chính và các thông số vận hành của phân xưởng Reforming xúc tác và phân xưởng Xử lý khí (thu hồi LPG, xử lý khí axit) trong nhà máy lọc dầu.
  • Về kỹ năng (B1–B2): Vận hành thành thạo các phân xưởng trên hệ thống mô hình mô phỏng động; xử lý đúng quy trình kỹ thuật các sự cố công nghệ thường gặp.
  • Về năng lực tự chủ và trách nhiệm (C1–C3): Tuân thủ tuyệt đối quy định an toàn lao động, phòng cháy chữa cháy (PCCC), nội quy phòng mô phỏng và các quy trình vận hành thiết bị điện, tự động hóa liên quan.

Cấu trúc giáo trình gồm 2 bài học chính: Bài 1: Reforming xúc tác (50 giờ) và Bài 2: Xử lý khí trong nhà máy lọc dầu (50 giờ). Điểm đặc sắc của giáo trình là sự gắn kết chặt chẽ giữa cơ sở lý thuyết hóa học dầu mỏ, động học xúc tác công nghiệp với việc phân tích thông số vận hành thực tế tại Nhà máy Lọc dầu Dung Quất và hệ thống mô phỏng động Prosimulator.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương và chủ đề chính

Nội dung giáo trình được thiết kế theo tiến trình logic từ bản chất phản ứng hóa lý, công nghệ xúc tác, cấu tạo thiết bị đến quy trình vận hành và xử lý sự cố.

flowchart TD
    subgraph Bai1["BÀI 1: REFORMING XÚC TÁC (50 GIỜ)"]
        A1["1.1 - 1.2: Cơ sở lý thuyết, Nguyên liệu & Sản phẩm"] --> A2["1.3: Xúc tác hai chức năng & Động học tạo cốc"]
        A2 --> A3["1.4 - 1.5: Sơ đồ công nghệ SRR và CCR"]
        A3 --> A4["1.6 - 1.7: Cấu tạo thiết bị phản ứng & Thông số vận hành"]
        A4 --> A5["1.8: Vận hành mô phỏng động phân xưởng Reforming"]
    end
    subgraph Bai2["BÀI 2: XỬ LÝ KHÍ TRONG NHÀ MÁY LỌC DẦU (50 GIỜ)"]
        B1["2.1: Nguồn gốc khí trong nhà máy lọc dầu"] --> B2["2.2 - 2.3: Phân xưởng thu hồi LPG & Mô phỏng vận hành"]
        B2 --> B3["2.4: Phân xưởng xử lý khí axit bằng dung dịch Amin"]
    end
    Bai1 --> Bai2

  1. Bài 1: Reforming xúc tác (50 giờ - 14 LT, 33 TH/Mô phỏng, 3 KT):

    • Cơ sở lý thuyết: Tập trung vào các nhóm phản ứng chuyển hóa chính gồm phản ứng khử hydro (dehydro hóa) naphthene thành aromatic ($\Delta H = 47 - 60 \text{ kcal/mol}$); phản ứng dehydro vòng hóa n-parafin; phản ứng đồng phân hóa (isomerization) n-parafin thành iso-parafin; phản ứng chuyển hóa olefin và phản ứng hydrocracking tạo hydrocacbon mạch ngắn tỏa nhiệt ($\Delta H = -40 \text{ kJ/mol}$).
    • Nguyên liệu và sản phẩm: Phân tích phân đoạn naphtha nặng ($62 - 180^\circ\text{C}$, $85 - 180^\circ\text{C}$ hoặc $105 - 180^\circ\text{C}$) có RON từ 50–60. Yêu cầu khống chế tạp chất nghiêm ngặt: lưu huỳnh ($S \le 0{,}5 - 1 \text{ ppm}$), nitơ ($N \le 1 \text{ ppm}$), nước ($H_2O \le 4 \text{ ppm}$), kim loại nặng ($Cu, As, Pb, Hg < 1 \text{ ppm}$). Sản phẩm đầu ra gồm xăng reformat có trị số octan cao (RON 98–103), phân đoạn aromatic (Benzen, Toluen, Xylen - BTX), khí hydro kỹ thuật nồng độ $>85%$ thể tích và phân đoạn khí hóa lỏng LPG ($C_3 - C_4$).
    • Xúc tác Reforming: Phân tích xúc tác hai chức năng: tâm kim loại ($Pt$, $Pt\text{-}Re$, $Pt\text{-}Sn$, $Pt\text{-}Ge$) trên chất mang axit rắn ($\gamma\text{-}Al_2O_3$ clo hóa, bề mặt riêng $150 - 250 \text{ m}^2/\text{g}$). Trình bày cơ chế ngộ độc xúc tác và quy trình tái sinh gồm 5 giai đoạn: đuổi hydrocarbon, đốt cốc ($370 - 480^\circ\text{C}$, $O_2 \ 0{,}5 - 2%$), oxyclo hóa ($510^\circ\text{C}$), sấy khô ($510^\circ\text{C}$) và khử hydro hoàn nguyên ($480^\circ\text{C}$).
    • Sơ đồ công nghệ và thiết bị: So sánh công nghệ tái sinh xúc tác bán liên tục (SRR - Semi-Regenerative) áp suất $12 - 15 \text{ bar}$ với công nghệ tái sinh liên tục (CCR - Continuous Catalyst Regeneration) áp suất thấp $3 - 10 \text{ bar}$. Giới thiệu các bản quyền công nghệ: CCR Platforming và RZ Platforming của UOP, Aromizing và Octanizing của IFP, Cyclar (UOP/BP), cùng hệ thống phân xưởng Reforming của Nhà máy Lọc dầu Dung Quất. Phân tích chi tiết thiết bị phản ứng dòng dọc trục và thiết bị phản ứng dòng xuyên tâm.

  2. Bài 2: Xử lý khí trong nhà máy lọc dầu (50 giờ - 14 LT, 33 TH/Mô phỏng, 3 KT):

    • Nguồn gốc khí và phân xưởng thu hồi LPG: Phân tích các nguồn khí từ phân xưởng chưng cất khí quyển, cracking và reforming; nguyên lý ngưng tụ phân đoạn làm lạnh, hấp thụ, chưng cất tách cấu tử propan, butan đạt tiêu chuẩn thương phẩm.
    • Phân xưởng xử lý khí axit: Các phương pháp hấp thụ khí axit ($H_2S, CO_2$) bằng dung dịch alkanolamin (MEA, DEA, MDEA, DGA, DIPA), cấu tạo tháp hấp thụ (Absorber) và tháp tái sinh dung dịch (Regenerator).

Kiến thức nền tảng được xây dựng

  • Lý thuyết nhiệt động học và động học hóa học dầu mỏ: Nguyên lý dịch chuyển cân bằng Le Chatelier đối với các phản ứng tăng thể tích trong quá trình reforming; mối quan hệ giữa nhiệt độ phản ứng ($495 - 525^\circ\text{C}$), áp suất làm việc và tỷ lệ mol $H_2/\text{RH}$ nguyên liệu đối với độ chuyển hóa và tốc độ tạo cốc.
  • Nguyên lý xúc tác dị thể đa chức năng: Cơ chế tương hỗ giữa chức năng kim loại (dehydro hóa / hydro hóa) và chức năng axit rắn (đồng phân hóa, bẻ mạch hydrocarbon, khép vòng).
  • Cơ sở kỹ thuật quá trình và thiết bị: Cấu tạo cơ khí, lớp lót chịu nhiệt bằng bê tông phun, tấm đệm sứ, cơ chế phân phối dòng xuyên tâm trong thiết bị phản ứng áp suất cao và hệ thống nâng xúc tác bằng khí nén (lift gas).

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật chuyên môn: Đọc hiểu và phân tích sơ đồ công nghệ PFD/P&ID của phân xưởng CCR Platforming, hệ thống thu hồi LPG và cụm xử lý amin; kiểm soát các thông số vận hành công nghệ cốt lõi (áp suất, nhiệt độ đa tầng, tốc độ nạp liệu riêng thể tích LHSV, tỷ lệ hồi lưu khí hydro).
  • Kỹ năng phân tích và đánh giá: Đánh giá chất lượng nguyên liệu naphtha, tính toán hiệu suất thu hồi sản phẩm xăng reformat theo trị số RON/MON, xác định mức độ suy giảm hoạt tính xúc tác và mức độ ngộ độc bởi tạp chất lưu huỳnh, nitơ.
  • Năng lực thực hành nghề nghiệp: Khởi động, dừng phân xưởng, giám sát và điều chỉnh thông số trên phần mềm mô phỏng động lọc hóa dầu Prosimulator (mô-đun Platformer PLR01, LPG03, AMI01); phát hiện và xử lý các sự cố tắc dòng, trôi nhiệt độ, mất cân bằng áp suất theo đúng quy trình công nghiệp.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình thiết lập phương pháp tiếp cận sư phạm tích cực, định hướng năng lực thực hành nghề nghiệp trong lĩnh vực công nghệ chế biến dầu khí.

flowchart TD
    subgraph LT["LÝ THUYẾT (28 GIỜ - 28%)"]
        L1["Thuyết trình & Nêu vấn đề"]
        L2["Phân tích sơ đồ công nghệ"]
        L3["Thảo luận nhóm (8 - 10 người)"]
    end
    subgraph TH["THỰC HÀNH MÔ PHỎNG (66 GIỜ - 66%)"]
        T1["Mô phỏng Prosimulator PLR01 (Reforming)"]
        T2["Mô phỏng Prosimulator LPG03 (Thu hồi LPG)"]
        T3["Mô phỏng Prosimulator AMI01 (Xử lý Amin)"]
        T4["Luyện tập kịch bản sự cố công nghệ"]
    end
    subgraph DG["ĐÁNH GIÁ (6 GIỜ - 6%)"]
        D1["Đánh giá thường xuyên: 40% (Vấn đáp, Trắc nghiệm)"]
        D2["Thi kết thúc mô đun: 60% (Lý thuyết, Thao tác mô phỏng)"]
    end
    LT --> TH --> DG
  • Phương pháp giảng dạy: Giảng viên áp dụng kết hợp thuyết trình giải thích bản chất lý thuyết, nêu vấn đề kỹ thuật, phân tích tình huống thực tế và trình diễn mẫu quy trình vận hành trên hệ thống điều khiển. Phân chia người học thành các nhóm nhỏ (8–10 sinh viên) để thảo luận chuyên đề công nghệ, chuẩn bị nội dung và báo cáo kỹ thuật.
  • Bài tập và thực hành mô phỏng: Thực hành chiếm tỷ trọng lớn trong chương trình (66 giờ trên tổng số 100 giờ). Toàn bộ nội dung thực hành được thực hiện tại phòng mô phỏng lọc hóa dầu, vận hành trên phần mềm mô phỏng động Prosimulator đối với 3 phân xưởng tiêu chuẩn:
    1. Mô hình phân xưởng Platformer (Prosimulator PLR01 version 5.0): Thực hành quy trình khởi động, điều khiển tầng phản ứng, ổn định trị số RON và vận hành cụm tái sinh xúc tác liên tục.
    2. Mô hình phân xưởng thu hồi LPG (Prosimulator LPG03): Thực hành kiểm soát chế độ phân tách các tháp tách deethanizer, depropanizer, debutanizer.
    3. Mô hình phân xưởng xử lý khí chua bằng amin (Prosimulator AMI01): Thực hành kiểm soát nồng độ $H_2S$, tốc độ tuần hoàn dung dịch và nhiệt độ đáy tháp tái sinh.
  • Phương pháp đánh giá: Thực hiện theo Quy chế đào tạo Cao đẳng ban hành kèm theo Thông tư số 09/2017/TT-LĐTBXH của Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội:
    • Điểm kiểm tra thường xuyên và định kỳ (Trọng số 40%): Gồm 2 cột điểm vấn đáp/viết thường xuyên và 4 cột điểm định kỳ (trắc nghiệm, tự luận, thuyết trình, đánh giá sản phẩm thực hành sau mỗi 15 giờ lý thuyết hoặc 30 giờ thực hành).
    • Điểm thi kết thúc môn học (Trọng số 60%): Đánh giá tổng hợp kiến thức lý thuyết (A1–A4), kỹ năng thao tác mô phỏng (B1–B2) và năng lực tuân thủ quy trình an toàn (C1–C3). Điểm chấm theo thang điểm 10, quy đổi sang thang điểm chữ và thang điểm 4.
  • Hướng dẫn tự học và quy định chuyên cần: Sinh viên bắt buộc phải nghiên cứu tài liệu trước khi lên lớp, hoàn thành bài tập nhóm. Quy định nghiêm ngặt về chuyên cần: tham dự tối thiểu 70% số giờ lý thuyết và 100% số giờ thực hành (sinh viên vắng $>30%$ lý thuyết hoặc vắng $>0%$ thực hành không đủ điều kiện dự thi và phải học lại môn học).

Điểm nổi bật và cập nhật

Giáo trình mô đun Vận hành phân xưởng chế biến dầu II (năm 2022) kế thừa và nâng cấp toàn diện từ phiên bản lưu hành nội bộ năm 2017 của Trường Cao đẳng Dầu khí, chuẩn hóa theo các tiêu chuẩn kỹ thuật hiện đại của ngành công nghiệp lọc hóa dầu:

Tiêu chí so sánh Công nghệ tái sinh bán liên tục (SRR) Công nghệ tái sinh liên tục (CCR)
Áp suất vận hành $12 - 15 \text{ bar}$ $3 - 10 \text{ bar}$ (siêu thấp đến $3{,}5 \text{ bar}$)
Tỷ lệ hydro/hydrocarbon ($H_2/\text{RH}$) $5 - 7$ $1{,}5 - 4$
Loại xúc tác sử dụng Lưỡng kim $Pt\text{-}Re$ Đa kim $Pt\text{-}Sn$, $Pt\text{-}Ge$
Chu kỳ tái sinh xúc tác $6 - 12 \text{ tháng}$ (dừng toàn bộ hệ thống) $2 - 10 \text{ ngày}$ (tái sinh tuần hoàn liên tục)
Hiệu suất phân đoạn $C_5^+$ $75 - 84%$ khối lượng $85 - 92%$ khối lượng
Trị số octan xăng reformat (RON) $98 - 101$ $100 - 103$
Hiệu suất khí hydro ($H_2$) $1{,}5 - 2%$ khối lượng $2 - 3{,}6%$ khối lượng 
xychart-beta
    title "So sánh hiệu suất C5+ và Hydro giữa SRR và CCR (%)"
    x-axis ["Hiệu suất C5+ tối thiểu", "Hiệu suất C5+ tối đa", "Hiệu suất H2 tối thiểu", "Hiệu suất H2 tối đa"]
    y-axis "Phần trăm khối lượng (%)" 0 --> 100
    bar [75, 84, 1.5, 2]
    bar [85, 92, 2, 3.6]
  • Tích hợp các xu hướng công nghệ lọc dầu quốc tế: Cung cấp thông số kỹ thuật và sơ đồ công nghệ bản quyền của các hãng thiết kế hàng đầu thế giới: UOP (công nghệ CCR Platforming thế hệ 2 sử dụng van Lock Hopper không dùng van cơ khí, công nghệ RZ Platforming xử lý parafin $C_6 - C_7$, công nghệ Cyclar chuyển hóa LPG thành aromatic BTX), IFP/Axens (công nghệ Aromizing, Octanizing với hệ thống tái sinh 2 tầng đốt).
  • Gắn liền với thực tiễn sản xuất công nghiệp tại Việt Nam: Giáo trình tích hợp phân tích trực tiếp cấu hình công nghệ phân xưởng Reforming xúc tác (CCR Platforming bản quyền UOP) tại Nhà máy Lọc dầu Dung Quất với công suất thiết kế, sơ đồ nguyên liệu Heavy Naphtha từ phân xưởng xử lý hydro NHT, cấu tạo cụm phản ứng tầng xúc tác di động xếp chồng và hệ thống khí nâng (lift gas) tái sinh xúc tác khép kín.
  • Tiêu chuẩn hóa công cụ thực hành: Ứng dụng trọn bộ phần mềm mô phỏng công nghiệp Prosimulator (Platformer PLR01, Amine treating AMI01, LPG unit LPG03) phục vụ đào tạo thực hành điều khiển quá trình.

Đối tượng sử dụng giáo trình

Giáo trình được thiết kế chuyên biệt cho công tác đào tạo và tham khảo kỹ thuật trong hệ thống giáo dục nghề nghiệp và công nghiệp dầu khí:

flowchart LR
    G["GIÁO TRÌNH PETR64117"]
    G --> SV["Sinh viên Cao đẳng nghề Lọc hóa dầu"]
    G --> GV["Giảng viên & Cán bộ hướng dẫn mô phỏng"]
    G --> KS["Kỹ thuật viên & Kỹ sư vận hành nhà máy"]
  • Sinh viên chuyên ngành: Người học trình độ Cao đẳng nghề Vận hành thiết bị chế biến dầu khí, sinh viên các ngành Công nghệ kỹ thuật hóa học, Chế biến dầu khí tại các trường cao đẳng, đại học kỹ thuật.
  • Yêu cầu kiến thức tiên quyết (Prerequisites): Sinh viên cần hoàn thành các môn học kỹ thuật cơ sở và chuyên môn: Vẽ kỹ thuật (MECM52003), Điện kỹ thuật (ELEI53011), Cơ sở điều khiển quá trình (AUTM52111), Nhiệt kỹ thuật (PETR52002), Cơ sở quá trình và thiết bị trong công nghệ hóa học (PETR63004), Sản phẩm dầu mỏ (PETR53005), Vận hành phân xưởng chưng cất dầu thô (PETR56115) và Vận hành phân xưởng chế biến dầu I (PETR56116).
  • Giảng viên và cán bộ đào tạo: Sử dụng làm tài liệu giảng dạy chính khóa, định chuẩn giáo án bài giảng lý thuyết và xây dựng kịch bản bài tập thực hành vận hành trên phòng mô hình mô phỏng lọc hóa dầu.
  • Tự học và tra cứu kỹ thuật: Tài liệu tra cứu cho các kỹ thuật viên, công nhân vận hành đang công tác tại các nhà máy lọc dầu (Dung Quất, Nghi Sơn), nhà máy chế biến khí và các trạm xử lý khí công nghiệp.

Câu hỏi thường gặp (FAQ)

1. Giáo trình này phù hợp với đối tượng người học nào?

Giáo trình được biên soạn chuyên biệt cho sinh viên hệ Cao đẳng nghề Vận hành thiết bị chế biến dầu khí của Trường Cao đẳng Dầu khí và các cơ sở giáo dục nghề nghiệp đào tạo ngành công nghệ lọc - hóa dầu; đồng thời là tài liệu bồi dưỡng chuyên môn cho kỹ thuật viên vận hành phân xưởng công nghệ.

2. Người học cần hoàn thành những kiến thức nền tảng nào trước khi học mô đun này?

Người học cần tích lũy các kiến thức về hóa học dầu mỏ, quá trình - thiết bị truyền nhiệt, truyền khối, cơ sở điều khiển tự động hóa, cùng kỹ năng vận hành các phân xưởng tiền đề gồm Vận hành phân xưởng chưng cất dầu thô (PETR56115) và Vận hành phân xưởng chế biến dầu I (PETR56116).

3. Điểm khác biệt kỹ thuật trọng tâm giữa giáo trình này và các tài liệu hóa dầu đại cương là gì?

Tài liệu tập trung trực tiếp vào kỹ thuật vận hành công nghệ thực tế: phân tích chi tiết sơ đồ PFD, cấu tạo cơ khí thiết bị phản ứng xuyên tâm, cơ chế tái sinh xúc tác CCR 5 giai đoạn, các biến số điều khiển công nghệ ($T, P, \text{LHSV}, H_2/\text{RH}$) và bố trí 66% thời lượng cho việc thực hành trực tiếp trên mô hình mô phỏng động Prosimulator.

4. Phương pháp tự học giáo trình như thế nào để đạt hiệu quả cao nhất?

Người học cần kết hợp đọc trước lý thuyết về nhiệt động học phản ứng, vẽ lại sơ đồ dòng công nghệ của các phân xưởng reforming và xử lý khí, đối chiếu các thông số vận hành tiêu chuẩn, và chủ động chuẩn bị các kịch bản xử lý sự cố trước khi bước vào các phiên thực hành mô phỏng động.

5. Giáo trình có những tài liệu học tập và phần mềm bổ trợ nào đi kèm?

Tài liệu tham khảo chính thống được nêu trong giáo trình bao gồm:

  • Giáo trình Vận hành phân xưởng chế biến dầu I, II (Trường Cao đẳng Dầu khí, 2017).
  • Các giáo trình chuyên ngành: Công nghệ chế biến dầu mỏ (TS. Lê Văn Hiếu, 2006), Hóa học dầu mỏ và khí (TS. Đinh Thị Ngọ, 2008), Cracking xúc tác (TS. Nguyễn Hữu Phú, 2005).
  • Bộ tài liệu hướng dẫn phần mềm mô phỏng động công nghiệp: Prosimulator Platformer PLR01 (version 5.0), Prosimulator Amine treating unit AMI01 (2015) và Prosimulator LPG unit LPG03 (2014).

Kết luận

Giáo trình Vận hành phân xưởng chế biến dầu II (Mã mô đun: PETR64117) của Trường Cao đẳng Dầu khí là tài liệu đào tạo chuyên ngành có cấu trúc chặt chẽ, cung cấp hệ thống kiến thức toàn diện về công nghệ Reforming xúc tác và Xử lý khí trong nhà máy lọc dầu. Nội dung tài liệu kết hợp giữa cơ sở lý thuyết phản ứng, công nghệ xúc tác đa chức năng, cấu tạo thiết bị phản ứng áp suất cao và quy trình vận hành trên mô hình mô phỏng động Prosimulator.

Sau khi hoàn thành mô đun này, người học tiếp tục lộ trình đào tạo với các học phần chuyên sâu tiếp theo gồm Vận hành các phân xưởng chế biến khí (PETR56118), Thực tập sản xuất (PETR54219) và thực hiện Khóa luận tốt nghiệp (PETR66220) để hoàn tất chương trình đào tạo nghề Vận hành thiết bị chế biến dầu khí.