Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Mô đun: Vận hành phân xưởng chưng cất dầu thô (Mã mô đun: PETR56115) là tài liệu đào tạo chuyên môn thuộc chương trình đào tạo nghề "Vận hành thiết bị chế biến dầu khí" ở trình độ Cao đẳng. Giáo trình được ban hành kèm theo Quyết định số 209/QĐ-CĐDK ngày 01 tháng 3 năm 2022 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Dầu khí (thuộc Tập đoàn Dầu khí Việt Nam), do nhóm tác giả Khoa Dầu khí biên soạn gồm GV. Lưu Trà My (Chủ biên), cùng các tác giả Phạm Tuấn Linh, ThS. Ngô Thị Bích Thu, Nguyễn Huỳnh Đông và Phạm Công Quang.

+-----------------------------------------------------------------------------------+
|               CHƯƠNG TRÌNH NGHỀ: VẬN HÀNH THIẾT BỊ CHẾ BIẾN DẦU KHÍ               |
|                                                                                   |
|  [Học phần tiên quyết]                                                            |
|  • PETR52002: Nhiệt kỹ thuật                                                      |
|  • AUTM52111: Cơ sở điều khiển quá trình                                         |
|  • PETR53005: Sản phẩm dầu mỏ                                                     |
|  • PETR53111: Vận hành lò gia nhiệt, thiết bị nhiệt                              |
|  [Mô đun chuyên môn cốt lõi]                                                      |
|  [Học phần kế tiếp]                                                               |
|  • PETR56116: Vận hành phân xưởng chế biến dầu I                                  |
|  • PETR64117: Vận hành phân xưởng chế biến dầu II                                 |
+-----------------------------------------------------------------------------------+

Trong khung chương trình đào tạo tổng thể (93 tín chỉ, 2290 giờ), mô đun PETR56115 có thời lượng 6 tín chỉ với tổng số 145 giờ đào tạo (bao gồm 42 giờ lý thuyết, 94 giờ thực hành/thí nghiệm/thảo luận và 9 giờ kiểm tra, thi). Về vị trí đào tạo, mô đun được bố trí giảng dạy sau các môn học kỹ thuật cơ sở và chuyên môn như Nhiệt kỹ thuật (PETR52002), Sản phẩm dầu mỏ (PETR53005), Vận hành lò gia nhiệt, thiết bị nhiệt (PETR53111), Cơ sở điều khiển quá trình (AUTM52111), đồng thời là điều kiện tiên quyết trước khi người học tiếp cận mô đun Vận hành phân xưởng chế biến dầu I (PETR56116).

Mục tiêu học tập của giáo trình được cấu trúc theo 3 nhóm chuẩn đầu ra:

  • Về kiến thức (A1–A5): Trình bày các khái niệm nhiệt động học, nguyên lý phân tách và cấu tạo cơ khí tháp chưng cất; mô tả cấu trúc phân xưởng trên mô hình; giải thích vai trò và tác động tương hỗ của các thông số công nghệ vận hành.
  • Về kỹ năng (B1–B2): Thực hiện thành thạo các bước khởi động, điều chỉnh chế độ công nghệ và ngừng hoạt động bình thường trên mô hình mô phỏng; nhận diện và xử lý chính xác các sự cố vận hành điển hình.
  • Về năng lực tự chủ và trách nhiệm (C1–C3): Tuân thủ quy định an toàn lao động, phòng cháy chữa cháy (PCCC) và quy trình kỹ thuật; chịu trách nhiệm với thao tác vận hành trên thiết bị.

Giáo trình được thiết kế theo 4 bài học tích hợp, tiếp cận từ cơ sở lý thuyết hóa lý, mô tả chi tiết thiết bị đến thao tác công nghệ trên mô hình mô phỏng phân xưởng chưng cất dầu thô.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Cấu trúc nội dung giáo trình được phân bổ thành 4 bài học chính và 7 phụ lục kỹ thuật:

  • Bài 1: Một số khái niệm (17 giờ - 16 lý thuyết, 1 thực hành): Thiết lập nền tảng nhiệt động học chuyển pha. Nội dung tập trung vào định nghĩa nhiệt cảm (sensible heat) và ẩn nhiệt (latent heat); phương pháp xác định đường cong chưng cất theo tiêu chuẩn ASTM D86 với điểm sôi đầu (IBP - Initial Boiling Point) và điểm sôi cuối (EBP - End Boiling Point); phân biệt điểm sương và điểm bọt; áp suất hơi và áp suất hơi riêng phần (phân tích sự bay hơi qua cặp hydrocacbon mẫu propan - octan và propan - heptan); ứng dụng việc đưa hơi nước vào đáy tháp để giảm áp suất riêng phần của hydrocacbon nhằm hạ nhiệt độ sôi của phân đoạn nặng; trạng thái cân bằng lỏng - hơi và hệ số phân bố cân bằng $K$; phân loại dòng hồi lưu đỉnh (hồi lưu bên ngoài và hồi lưu bên trong).
  • Bài 2: Nguyên lý hoạt động và cấu tạo tháp chưng cất dầu thô (26 giờ - 24 lý thuyết, 2 thực hành): Trình bày mục đích phân chia dầu thô thành các phân đoạn theo khoảng nhiệt độ sôi; phân tích công nghệ chưng cất khí quyển (thu hồi LPG, naphta nhẹ $30\text{–}70^\circ\text{C}$, naphta nặng $70\text{–}180^\circ\text{C}$, kerosen $180\text{–}250^\circ\text{C}$, diesel $250\text{–}350^\circ\text{C}$ và cặn mazut $>350^\circ\text{C}$) và chưng cất chân không (chưng cất cặn mazut dưới áp suất $<14{,}7\text{ psi}$ để nhận dầu nhờn $350\text{–}500/550^\circ\text{C}$ và cặn gudron nhằm tránh phân hủy nhiệt). Giới thiệu công đoạn chuẩn bị nguyên liệu qua thiết bị tách muối tĩnh điện (Desalter) với thông số bổ sung $3\text{–}8%$ nước, nhiệt độ $100\text{–}150^\circ\text{C}$, cường độ điện trường $1000\text{ V/cm}$ (điện trường phụ $200\text{ V/cm}$), thời gian lưu $20\text{–}30$ phút. Về mặt thiết bị, bài học mô tả chi tiết tháp đệm, tháp đĩa (đĩa chóp, đĩa van, đĩa lỗ, đĩa chữ S) cùng các bộ phận cơ khí: ống dẫn hướng hơi (riser), ống chảy truyền lỏng (downcomer), tấm ngăn tràn duy trì mức lỏng (weir), lỗ tháo đáy đĩa (weep holes), tấm chắn đĩa trích sản phẩm, bộ lọc đáy tháp (strainer), tấm chắn phân phối dòng hồi lưu và lưới tách sương (demister); tháp tách nhẹ (stripper), bơm chân không và ejector.
  • Bài 3: Thông số kỹ thuật trong vận hành phân xưởng chưng cất dầu thô (17 giờ - 16 lý thuyết, 1 thực hành): Mô tả sơ đồ công nghệ phân xưởng trên hệ thống mô phỏng, gồm: Hệ thống tiền gia nhiệt I (cụm trao đổi nhiệt EE01 Kero-Crude, EE02 Diesel-Crude, EE03 TPA-Crude, EE04 MPA-Crude, van cấp nước khử khoáng HC07, van trộn HC01, cảm biến nhiệt TI02); Thiết bị tách muối VV01 (điều khiển áp suất PC01, điều khiển mức LC01, thiết bị trao đổi nhiệt nước thải EE14, van điều khiển lưu lượng nạp lò FC01/FC02); Hệ thống tiền gia nhiệt II; Lò gia nhiệt; Tháp chưng cất chính; Hệ thống tháp stripper; Hệ thống bơm tuần hoàn (pumparound); Hệ thống ổn định naphta. Bài học hướng dẫn đọc sơ đồ đo lường và đường ống (P&ID), tra cứu thông số vận hành ổn định tại Bảng 3.1 và giải thích tác động của việc thay đổi chế độ nhiệt độ, áp suất, lưu lượng nạp liệu và tỷ lệ dòng hồi lưu.
  • Bài 4: Vận hành phân xưởng chưng cất dầu thô trên mô hình thực hành (100 giờ - 94 thực hành, 6 kiểm tra/thi): Cung cấp các quy trình thao tác công nghệ chi tiết gồm:
    1. Quy trình khởi động phân xưởng (43 giờ): Các bước tiền khởi động, thiết lập tuần hoàn lạnh, đốt lò gia nhiệt, thiết lập chế độ nhiệt tháp, lấy sản phẩm và ổn định hệ thống.
    2. Quy trình ngừng hoạt động bình thường (36 giờ): Giảm tải, tắt lò gia nhiệt, làm nguội tháp, xả cặn và cô lập thiết bị an toàn.
    3. Quy trình xử lý sự cố công nghệ (15 giờ): Quy trình chuẩn ứng phó 10 sự cố:
      • Sự cố nguồn khí nén điều khiển;
      • Sự cố mất nguồn điện toàn phân xưởng;
      • Sự cố mất nguồn hơi nước công nghệ;
      • Mất nguồn nhiên liệu cấp cho lò gia nhiệt;
      • Hỏng van điều khiển mức đáy tháp chưng cất;
      • Hỏng van điều khiển dòng công nghệ vào lò đốt;
      • Hỏng máy nén khí;
      • Hỏng van điều khiển mức thiết bị tách muối;
      • Rò rỉ dòng dầu công nghệ bên trong buồng lò đốt;
      • Bám cốc bên trong ống truyền nhiệt lò gia nhiệt.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Nội dung giáo trình củng cố các nguyên lý khoa học kỹ thuật cốt lõi:

  • Lý thuyết truyền khối và cân bằng pha: Quy luật cân bằng lỏng - hơi đa cấu tử, phương trình cân bằng áp suất hơi riêng phần theo định luật Raoult và Dalton, cơ chế phân tách bằng quá trình bốc hơi - ngưng tụ lặp lại nhiều lần trên các đĩa tiếp xúc.
  • Hiện tượng học chất lưu và truyền nhiệt: Động học dòng chảy qua ống dẫn hướng, ống chảy truyền và tấm ngăn; nguyên lý phân tán nhũ tương và lắng tách pha dầu - nước dưới tác dụng của trọng lực kết hợp lực tĩnh điện cao áp.
  • Nguyên lý điều khiển quá trình: Cấu trúc các vòng điều khiển tự động cơ bản trong công nghiệp lọc dầu (vòng điều khiển áp suất PC, điều khiển mức LC, điều khiển nhiệt độ TC, điều khiển lưu lượng FC và logic liên động khóa an toàn Interlock).

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills): Khả năng đọc, diễn giải sơ đồ công nghệ PFD và sơ đồ P&ID; thao tác chính xác các thiết bị ảo trên giao diện vận hành DCS; kiểm soát các giá trị đo lường (PV), giá trị đặt (SP) và tín hiệu điều khiển van (OP).
  • Kỹ năng phân tích (Analytical skills): Phân tích các mối tương quan thông số nhiệt - áp - lưu lượng; đánh giá chất lượng phân tách qua đường cong chưng cất ASTM D86; chẩn đoán nguyên nhân gây biến động chế độ công nghệ và sự cố thiết bị.
  • Năng lực thực hành nghề nghiệp (Practical competencies): Khởi động, điều chỉnh và dừng hệ thống phân xưởng chưng cất dầu thô theo đúng trình tự bảng kiểm (checklist); xử lý kịp thời các tình huống dừng khẩn cấp và bảo đảm an toàn kỹ thuật phòng chống cháy nổ.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình PETR56115 áp dụng phương pháp đào tạo tích hợp giữa lý thuyết chuyên môn và thực hành thao tác trên mô hình mô phỏng, trong đó thời lượng thực hành chiếm ưu thế ($94/145\text{ giờ}$, tương đương $64{,}8%$ thời lượng).

TỶ LỆ PHÂN BỔ THỜI LƯỢNG MÔ ĐUN (TỔNG SỐ: 145 GIỜ)
  • Phương pháp giảng dạy của giáo viên: Áp dụng các phương pháp giảng dạy tích cực bao gồm thuyết trình giải thích nguyên lý, nêu vấn đề kỹ thuật, phân tích tình huống thực tế và hướng dẫn học viên đọc tài liệu kỹ thuật. Trong các buổi thực hành, giảng viên thị phạm quy trình trên hệ thống mô phỏng, tạo lập các lỗi kỹ thuật giả lập (malfunctions) để người học phân tích và trực tiếp đánh giá thao tác xử lý.
  • Phương pháp học tập của học viên:
    • Nghiên cứu tài liệu: Đọc trước nội dung giáo trình và trả lời các câu hỏi ôn tập cuối mỗi bài trước khi đến lớp.
    • Thảo luận nhóm: Học viên được tổ chức thành các nhóm từ $8\text{–}10$ người. Nhóm trưởng phân công từng thành viên nghiên cứu các chủ đề cụ thể (như cấu tạo đĩa tháp, cơ chế tách muối, phản ứng của hệ thống khi tăng lưu lượng nạp), tiến hành thảo luận, ghi chép và hoàn thành báo cáo nhóm.
    • Luyện tập mô phỏng: Từng học viên trực tiếp vận hành trên phần mềm mô phỏng (Prosimulator - Crude distillation CRD01), thực hiện độc lập quy trình khởi động, thay đổi chế độ vận hành và xử lý sự cố theo kịch bản.
  • Quy chế kiểm tra và đánh giá: Áp dụng theo Quy chế đào tạo Cao đẳng hệ chính quy (Thông tư số 09/2017/TT-LĐTBXH ngày 13/3/2017 của Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội). Thang điểm đánh giá là thang điểm 10, quy đổi sang thang điểm 4 và điểm chữ:

$$\text{Điểm mô đun} = (\text{Điểm kiểm tra thường xuyên} \times 1 + \text{Điểm kiểm tra định kỳ} \times 2) \times 40% + \text{Điểm thi kết thúc} \times 60%$$

Hình thức đánh giá Phương pháp tổ chức Chuẩn đầu ra kiểm tra Số cột điểm Thời điểm kiểm tra Trọng số
Kiểm tra thường xuyên Vấn đáp / Viết / Trắc nghiệm A1, A2, A3, A4, A5 2 Trước mỗi buổi học (vấn đáp) hoặc sau mỗi 15 giờ lý thuyết $40%$ (kết hợp định kỳ)
Kiểm tra định kỳ Viết tự luận / Trắc nghiệm / Báo cáo thuyết trình A1–A5, B1–B2, C1–C3 6 Sau mỗi 15 giờ lý thuyết và sau mỗi 30 giờ thực hành
Thi kết thúc mô đun Trắc nghiệm, tự luận và Thực hành trên mô hình mô phỏng A1–A5, B1–B2, C1–C3 1 Sau khi hoàn thành 145 giờ đào tạo $60%$
  • Yêu cầu chuyên cần: Học viên phải tham dự tối thiểu $70%$ thời lượng lý thuyết và bắt buộc $100%$ thời lượng thực hành. Nếu vắng quá $30%$ số tiết lý thuyết hoặc vắng bất kỳ buổi thực hành nào ($>0%$), học viên không đủ điều kiện dự thi và phải học lại mô đun.

Điểm nổi bật và cập nhật

  • Chuẩn hóa khung chương trình đào tạo 2022: Giáo trình được hoàn thiện và ban hành năm 2022 trên cơ sở kế thừa, cập nhật từ phiên bản lưu hành nội bộ năm 2017 của Trường Cao đẳng Dầu khí, đảm bảo sự tương thích với danh mục thiết bị và công nghệ chế biến dầu khí hiện hành.
  • Tích hợp hệ thống mô phỏng công nghiệp Prosimulator: Toàn bộ nội dung công nghệ, thông số kỹ thuật (Bảng 3.1) và bài tập vận hành tại Bài 3, Bài 4 và 7 phần Phụ lục được thiết kế đồng bộ với hệ thống phần mềm mô phỏng Crude distillation CRD01 (version 3) của Prosimulator. Điều này cho phép học viên tiếp cận giao diện điều khiển, thông số áp suất, lưu lượng và nhiệt độ tương đương phòng điều khiển trung tâm (DCS) của nhà máy lọc dầu.
HỆ THỐNG TRANG BỊ ĐÀO TẠO ĐỒNG BỘ
  • Bám sát số liệu công nghệ thực tế: Các thông số công nghệ nêu trong tài liệu phản ánh chính xác điều kiện làm việc trong công nghiệp: khoảng phân tách các phân đoạn theo nhiệt độ sôi ASTM D86, điều kiện vận hành thiết bị tách muối tĩnh điện (áp suất giữ trên áp suất hơi bão hòa, nhiệt độ $100\text{–}150^\circ\text{C}$, điện áp làm việc $1000\text{ V/cm}$), và hệ số thu hồi phân đoạn tại tháp cất khí quyển/chân không.
  • Hệ thống hóa quy trình xử lý sự cố: Điểm nổi bật về mặt cấu trúc là Bài 4 đã chi tiết hóa quy trình ứng phó 10 tình huống sự cố kỹ thuật cụ thể thường gặp tại phân xưởng chưng cất dầu thô (mất khí nén, sự cố nguồn hơi, hỏng lò gia nhiệt, kẹt van điều khiển, rò rỉ buồng đốt, bám cốc đường ống), giúp rèn luyện khả năng ứng biến kỹ thuật theo đúng tiêu chuẩn an toàn ngành lọc hóa dầu.

Đối tượng sử dụng giáo trình

  • Người học mục tiêu: Giáo trình được biên soạn phục vụ học sinh, sinh viên theo học trình độ Cao đẳng và Trung cấp nghề "Vận hành thiết bị chế biến dầu khí" tại Trường Cao đẳng Dầu khí, đồng thời là tài liệu tham khảo cho sinh viên các ngành Công nghệ Kỹ thuật Hóa học, Lọc - Hóa dầu tại các trường kỹ thuật.
  • Yêu cầu kiến thức tiên quyết (Prerequisites): Trước khi học mô đun này, người học cần hoàn thành các môn học/mô đun trong chương trình đào tạo:
    • Khối kỹ thuật cơ sở: Vẽ kỹ thuật (MECM52003), Điện kỹ thuật (ELEI53011), Cơ sở điều khiển quá trình (AUTM52111), Nhiệt kỹ thuật (PETR52002).
    • Khối chuyên môn ngành: Cơ sở quá trình và thiết bị trong công nghệ hóa học (PETR63004), Sản phẩm dầu mỏ (PETR53005), Vận hành máy thủy khí I & II (PETR56107, PETR64108), Vận hành hệ thống đường ống và bể chứa (PETR56109), Vận hành thiết bị tách dầu khí (PETR62110), Vận hành lò gia nhiệt, thiết bị nhiệt (PETR53111).
  • Giảng viên chuyên ngành: Sử dụng giáo trình làm khung tài liệu chính thức để xây dựng đề cương bài giảng, kế hoạch giảng dạy lý thuyết tích hợp, thiết lập kịch bản thực hành trên máy tính và xây dựng bảng tiêu chí chấm điểm kỹ năng vận hành.
  • Kỹ thuật viên và công nhân vận hành: Tài liệu có thể dùng trong công tác đào tạo nội bộ, bồi dưỡng nâng bậc thợ hoặc ôn tập định kỳ quy trình vận hành phân xưởng chưng cất dầu thô (CDU/VDU) tại các nhà máy lọc dầu và trạm xử lý dầu khí.

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Giáo trình được thiết kế cho học sinh, sinh viên bậc Cao đẳng và Trung cấp nghề Vận hành thiết bị chế biến dầu khí, cùng các kỹ thuật viên, công nhân vận hành cần bồi dưỡng kiến thức thực tế về phân xưởng chưng cất dầu thô.

2. Cần kiến thức nền nào để học mô đun này?

Người học cần hoàn thành các học phần kỹ thuật cơ sở và chuyên ngành gồm Nhiệt kỹ thuật, Cơ sở quá trình và thiết bị công nghệ hóa học, Cơ sở điều khiển quá trình, Sản phẩm dầu mỏ, Vận hành lò gia nhiệt và Vận hành máy thủy khí.

3. Điểm khác biệt của giáo trình này so với các tài liệu lý thuyết thông thường là gì?

Tài liệu tập trung vào năng lực thao tác nghề nghiệp với thời lượng thực hành chiếm $64{,}8%$ (94/145 giờ), gắn kết trực tiếp bài giảng với phần mềm mô phỏng lọc dầu Prosimulator CRD01 và chi tiết hóa quy trình xử lý 10 sự cố công nghệ thực tế.

BẢNG SO SÁNH TRỌNG TÂM TIẾP CẬN

4. Làm sao để tự học và nghiên cứu giáo trình hiệu quả?

Học viên cần nghiên cứu nội dung lý thuyết trước buổi học, trả lời hệ thống câu hỏi ôn tập cuối mỗi bài, tham gia thảo luận nhóm ($8\text{–}10$ người) để hoàn thành báo cáo chuyên đề và thực hiện đầy đủ các bài tập thao tác trên hệ thống máy mô phỏng.

5. Giáo trình có tài liệu bổ trợ nào kèm theo?

Tài liệu bao gồm hệ thống 7 Phụ lục kỹ thuật minh họa chi tiết các phân hệ (tiền gia nhiệt I-II, tách muối, lò gia nhiệt, tháp chưng, bơm tuần hoàn, tháp ổn định) và danh mục tài liệu tham khảo đồng bộ (Giáo trình năm 2017 của trường, sách Công nghệ chế biến dầu mỏ của tác giả Lê Văn Hiếu và tài liệu phần mềm Crude distillation CRD01 của Prosimulator).

Kết luận

Giáo trình Mô đun: Vận hành phân xưởng chưng cất dầu thô (PETR56115) cung cấp hệ thống kiến thức toàn diện từ nguyên lý nhiệt động học chuyển pha, phân tách phân đoạn dầu mỏ, cấu tạo cơ khí thiết bị phân xưởng đến quy trình kiểm soát thông số công nghệ và xử lý sự cố trên hệ thống mô phỏng. Lộ trình học tập được thiết kế tuần tự từ nắm vững khái niệm (Bài 1), hiểu rõ nguyên lý thiết bị (Bài 2), đọc hiểu sơ đồ P&ID và thông số công nghệ (Bài 3) đến thực hành thành thạo quy trình vận hành và xử lý 10 kịch bản sự cố (Bài 4). Để hoàn thiện năng lực chuyên môn, người học cần kết hợp nghiên cứu 7 phụ lục kỹ thuật của giáo trình với các tài liệu tham khảo chuyên ngành như tác phẩm Công nghệ chế biến dầu mỏ (Lê Văn Hiếu, NXB Khoa học kỹ thuật, 2006) và tài liệu Crude distillation CRD01 (Prosimulator, 2015).