THÔNG TIN THƯ MỤC VÀ MÔ TẢ HỌC THUẬT GIÁO TRÌNH: VẬN HÀNH THIẾT BỊ TÁCH DẦU KHÍ

  • Tên giáo trình: Giáo trình mô đun: Vận hành thiết bị tách dầu khí
  • Mã mô đun: PETR62110
  • Chủ biên: ThS. Lê Thùy Dung
  • Tham gia biên soạn: Hồ Quang Phổ, KS. Phạm Công Đại, Huỳnh Việt Triều, Phạm Công Quang
  • Cơ quan ban hành: Trường Cao đẳng Dầu khí – Tập đoàn Dầu khí Việt Nam (Ban hành kèm theo Quyết định số 209/QĐ-CĐDK ngày 06 tháng 3 năm 2022)
  • Địa điểm & Năm xuất bản: Bà Rịa – Vũng Tàu, 2022 (Lưu hành nội bộ)
  • Thời lượng đào tạo: 45 giờ (14 giờ lý thuyết, 29 giờ thực hành/thảo luận, 01 giờ kiểm tra lý thuyết, 01 giờ kiểm tra thực hành) – 02 tín chỉ
  • Trình độ đào tạo: Cao đẳng – Nghề: Vận hành thiết bị chế biến dầu khí (và tài liệu tham khảo cho nghề Vận hành thiết bị khai thác dầu khí)

Tổng quan về giáo trình (250-300 từ)

Giáo trình mô đun Vận hành thiết bị tách dầu khí (Mã mô đun: PETR62110) là tài liệu giảng dạy chuyên môn thuộc khối kiến thức chuyên ngành của chương trình đào tạo nghề Vận hành thiết bị chế biến dầu khí trình độ Cao đẳng tại Trường Cao đẳng Dầu khí. Trong tiến trình đào tạo, mô đun này được bố trí giảng dạy sau các môn học kỹ thuật cơ sở và chuyên ngành bổ trợ như Sản phẩm dầu mỏ (PETR53005), Vận hành lò gia nhiệt, thiết bị nhiệt (PETR53111), Cơ sở điều khiển quá trình (AUTM52111), Nhiệt kỹ thuật (PETR52002), đồng thời là điều kiện tiên quyết trước khi người học tiếp cận mô đun Vận hành phân xưởng chưng cất dầu thô (PETR56115).

Mục tiêu đào tạo của giáo trình hướng tới việc chuẩn hóa kiến thức, kỹ năng và năng lực tự chủ theo khung chuẩn đầu ra:

  • Kiến thức (A1, A2): Trình bày và phân tích được định nghĩa, phân loại thiết bị tách; các nguyên lý phân tách pha khí – lỏng, lỏng – lỏng; các yếu tố công nghệ ảnh hưởng; cấu tạo và nguyên lý hoạt động chi tiết của các dạng bình tách.
  • Kỹ năng (B1): Vận hành bình tách 2 pha và 3 pha đúng quy trình công nghệ; thực hiện chính xác các thao tác kiểm soát mực chất lỏng và áp suất; nhận biết, phân tích nguyên nhân và xử lý các sự cố vận hành như hiện tượng lỏng bị cuốn theo khí hoặc quá tải chất lỏng.
  • Năng lực tự chủ và trách nhiệm (C1–C4): Tuân thủ quy định an toàn, phòng cháy chữa cháy (PCCC); thực hiện đúng quy trình cơ khí, điện, tự động hóa; chịu trách nhiệm với hệ thống thiết bị và đủ năng lực hướng dẫn nhân viên bậc dưới.

Cấu trúc giáo trình gồm 3 bài học được thiết kế tuần tự từ cơ sở lý thuyết đến cấu tạo cơ khí và quy trình thao tác thực nghiệm. Điểm đặc thù của tài liệu là sự tích hợp trực tiếp giữa lý thuyết truyền khối, thủy lực với hệ thống trang thiết bị thực tế, sơ đồ công nghệ P&ID và các thiết bị đo kiểm – tự động hóa được sử dụng tại các trạm thu gom và nhà máy lọc hóa dầu.

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

Các chương/chủ đề chính

Nội dung giáo trình được phân bố qua 3 bài học với tổng thời lượng 45 giờ, thể hiện chuỗi liên kết logic chặt chẽ:

Bài 1: Khái quát về thiết bị tách dầu khí (6h LT)
Bài 2: Cấu tạo, nguyên lý hoạt động các loại thiết bị tách (4h LT + 1h TH)
Bài 3: Vận hành thiết bị tách dầu khí (4h LT + 29h TH + 1h KT)
  • Bài 1: Khái quát về thiết bị tách dầu khí (6 giờ lý thuyết): Phân loại bình tách theo chức năng (bình tách 2 pha, 3 pha, bình nốc ao/bẫy, bình giãn nở nhiệt độ thấp, bình lọc khí khô/ướt) và theo cấu trúc hình học (hình trụ đứng, hình trụ nằm ngang, hình cầu). Thiết lập nền tảng các cơ chế tách dầu khỏi khí (lắng trọng lực, va đập tấm chắn, thay đổi hướng và tốc độ, lực ly tâm, đệm đông tụ, thấm vật liệu xốp) và các giải pháp tách khí khỏi dầu (dao động điều hòa, phân tán màng mỏng, nhiệt và hóa chất khử bọt).
  • Bài 2: Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các loại thiết bị tách dầu khí (4 giờ lý thuyết, 1 giờ kiểm tra/thực hành): Cấu tạo chung gồm 4 bộ phận chính: Bộ phận tách cơ bản (A) với kết cấu cửa vào hướng tâm hoặc lốc xoáy ly tâm; Bộ phận tách thứ cấp (B) gồm các tấm lệch dòng nghiêng hỗ trợ lắng trọng lực; Bộ phận lưu giữ chất lỏng (C); Bộ phận chiết sương (D) với các biến thể (kiểu đồng tâm, kiểu nan chớp, dạng cánh kim loại, đệm lọc sương). Phân tích chi tiết nguyên lý làm việc và điều kiện ứng dụng của thiết bị tách 2 pha và 3 pha dạng đứng, nằm ngang (gồm cấu trúc 2 ống nằm ngang), và hình cầu.
  • Bài 3: Vận hành thiết bị tách dầu khí (4 giờ lý thuyết, 29 giờ thực hành, 1 giờ kiểm tra): Hướng dẫn kỹ thuật điều chỉnh mực chất lỏng (cơ cấu cơ khí bằng phao - thanh truyền - đòn bẩy - turnbuckle và hệ thống điều khiển tự động vòng kín PID qua tín hiệu transmitter 4–20mA); kiểm soát áp suất vận hành (van màng trực tiếp đối trọng, van màng thường đóng bằng lò xo, van điều khiển khí nén cơ cấu ống cong đàn hồi); các quy định kiểm định an toàn thiết bị áp lực và quy trình chuẩn bị khởi động thiết bị.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình xây dựng hệ thống kiến thức dựa trên các quy luật nhiệt động lực học và thủy động lực học pha:

  • Lý thuyết phân tách pha chất lưu: Sự chênh lệch tỷ trọng giữa pha khí và pha lỏng (ở điều kiện chuẩn, hạt dầu nặng hơn khí từ 400 đến 1600 lần; ở áp suất 50 bar tỷ lệ giảm còn 6 đến 10 lần) làm cơ sở cho phân ly trọng lực theo kích thước hạt (hạt $\ge 100,\mu\text{m}$ lắng tự do, hạt nhỏ hơn cần cơ cấu chiết sương).
  • Quy luật biến thiên tỷ trọng và áp suất hơi riêng phần: Xác định đặc tính dầu theo tỷ trọng chuẩn $D_4^{20}$, $D_4^{15}$ và độ $^\circ\text{API}$, phân cấp dầu rất nhẹ (0,7–0,8), nhẹ (0,8–0,9) và nặng ($> 0,9$); ảnh hưởng của áp suất vận hành và nhiệt độ đến độ bay hơi cấu tử, độ nhớt và sức căng bề mặt màng chất lỏng.
  • Nguyên lý điều khiển tự động quá trình: Tích hợp thuật toán điều khiển phản hồi PID, liên kết tín hiệu dòng 4–20mA từ transmitter đến van điều khiển, thiết lập các ngưỡng bảo vệ dừng khẩn cấp (LSHH, LSLL, PSHH) và xả áp an toàn qua van PSV.

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills): Thao tác chính xác các bước chuẩn bị, kiểm tra độ kín, xả nước ngưng, cấp nguồn khí nuôi và khởi động hệ thống bình tách; cân chỉnh cơ cấu phao cơ học và cài đặt điểm đặt (setpoint) mức chất lỏng, áp suất trên giao diện điều khiển.
  • Kỹ năng phân tích (Analytical skills): Đọc hiểu bản vẽ P&ID; phân tích ảnh hưởng của sự thay đổi thành phần dòng vào (biến động tỷ lệ lỏng/khí, xuất hiện bọt hoặc tạp chất rắn) để điều chỉnh thời gian lưu chất lỏng và thể tích pha hơi.
  • Năng lực xử lý sự cố (Practical competencies): Phân tích nguyên nhân và thực hiện biện pháp xử lý sự cố cuốn lỏng theo dòng khí (mang lỏng sang thiết bị hạ nguồn) và sự cố quá tải pha lỏng; kiểm tra định kỳ và lập hồ sơ kiểm định an toàn cơ khí bình chịu áp lực.

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

Phương pháp tiếp cận sư phạm (Pedagogical approach)

Giáo trình áp dụng phương pháp dạy học tích cực, tích hợp chặt chẽ giữa lý thuyết chuyên môn và thực hành thao tác trên mô hình mô phỏng:

  • Đối với giảng viên: Triển khai bài giảng thông qua phương pháp nêu vấn đề, hướng dẫn nghiên cứu tài liệu kỹ thuật, trình diễn thao tác mẫu (diễn trình) trên mô hình mô phỏng thiết bị tách, tổ chức thảo luận nhóm và hướng dẫn giải quyết các bài tập tình huống thực tế sản xuất.
  • Đối với người học: Hoạt động học tập kết hợp giữa nghiên cứu cá nhân và làm việc nhóm (2–3 sinh viên/nhóm). Nhóm trưởng phân công nhiệm vụ nghiên cứu các chủ đề kỹ thuật trước giờ học lý thuyết và thực hành, sau đó thảo luận, tổng hợp và viết báo cáo chuyên đề.

Bài tập, thực hành và kiểm tra đánh giá

  • Bài tập và thực hành: Sinh viên dành 29 giờ trên tổng số 45 giờ để thực hành trực tiếp tại phòng mô hình chuyên môn hóa, thao tác trên mô hình mô phỏng thiết bị tách, vận hành thử nghiệm hệ thống van màng, van khí nén và thiết bị đo mức.
  • Quy chế đánh giá: Áp dụng theo Thông tư số 09/2017/TT-BLĐTBXH ngày 13/3/2017 của Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội. Thang điểm 10, làm tròn đến một chữ số thập phân.
  • Cơ cấu trọng số điểm:
    • Điểm kiểm tra thường xuyên (Hệ số 1) + Điểm kiểm tra định kỳ (Hệ số 2): Chiếm 40%.
    • Điểm thi kết thúc mô đun: Chiếm 60%.
Hình thức kiểm tra Thời điểm Phương pháp & Công cụ Chuẩn đầu ra đánh giá
Kiểm tra thường xuyên Sau 5 giờ học Quan sát, bảng kiểm, hỏi đáp/vấn đáp A1, A2, A3, B1, B2
Kiểm tra định kỳ Sau 15 giờ học Viết tự luận, trắc nghiệm hoặc chấm sản phẩm học tập A1, A2, A3, B1, B2, C1, C2, C3
Thi kết thúc mô đun Sau 45 giờ học Đề thi tích hợp tự luận, trắc nghiệm và thao tác sản phẩm thực hành A1, A2, A3, B1, B2, C1, C2, C3

Yêu cầu tự học và chuyên cần

  • Sinh viên phải nghiên cứu giáo trình và tài liệu tham khảo trước khi đến lớp.
  • Điều kiện dự thi: Bắt buộc tham dự tối thiểu 70% thời lượng lý thuyết và 100% thời lượng thực hành (vắng $>30%$ lý thuyết hoặc $>0%$ thực hành phải học lại mô đun).

Điểm nổi bật và cập nhật (250-300 từ)

  • Kế thừa và chuẩn hóa tài liệu chuyên ngành: Giáo trình được biên soạn năm 2022 trên cơ sở kế thừa, cập nhật từ phiên bản nội bộ năm 2017 của Trường Cao đẳng Dầu khí, đồng thời tổng hợp các tài liệu chuyên ngành uy tín trong nước (Thu gom xử lý Dầu - Khí - Nước của TS. Lê Xuân Lân, 2005; Thiết bị xử lý các sản phẩm khai thác Dầu khí của TS. Hoàng Anh Dũng, 2012) và quốc tế (Gas–Liquid and Liquid–Liquid Separators của Maurice Stewart và Ken Arnold, Elsevier, 2008; Separation Process Principles của Keith Roper).
  • Cập nhật tiêu chuẩn kỹ thuật và tự động hóa: Giáo trình chuẩn hóa hệ thống ký hiệu quy chuẩn quốc tế trên bản vẽ công nghệ P&ID, van an toàn áp lực PSV, các công tắc cảnh báo mức cao/thấp (LSHH, LSLL), công tắc áp suất cao (PSHH), cùng cơ chế điều khiển tự động PID điều khiển van màng tuyến tính bằng khí nén.
  • Gắn kết tiêu chuẩn an toàn công nghiệp: Tài liệu cập nhật đầy đủ các quy định của Nhà nước về kiểm định an toàn lao động đối với bình chịu áp lực trong môi trường dầu khí:
    • Quy định khám nghiệm bên trong và bên ngoài: định kỳ 3 năm/lần.
    • Khám nghiệm toàn diện kết hợp thử thủy lực: định kỳ 6 năm/lần.
    • Kiểm tra vận hành định kỳ: 1 năm/lần.
    • Quy chuẩn kẻ biển kiểm soát kích thước $150 \times 200,\text{mm}$ hiển thị số đăng ký, áp suất làm việc cho phép và chu kỳ khám nghiệm.

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

  • Đối tượng đào tạo chính: Sinh viên hệ Cao đẳng chính quy ngành Vận hành thiết bị chế biến dầu khí tại Trường Cao đẳng Dầu khí.
  • Đối tượng tham khảo mở rộng: Học viên, sinh viên ngành Vận hành thiết bị khai thác dầu khí, kỹ thuật viên vận hành trạm thu gom phân dòng, giàn khai thác ngoài khơi và công nhân kỹ thuật tại các nhà máy lọc hóa dầu, chế biến khí.
  • Kiến thức tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành các học phần kỹ thuật cơ sở và cơ sở ngành bao gồm:
    • 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)
  • Ứng dụng đối với giảng viên và tự học: Giảng viên sử dụng giáo trình để thiết lập giáo án bài giảng lý thuyết, giáo án thực hành tích hợp và tiêu chí đánh giá theo bảng kiểm. Người học và cán bộ kỹ thuật sử dụng giáo trình làm tài liệu tra cứu các sơ đồ cấu tạo cơ khí, nguyên lý hoạt động của các bộ phận chiết sương và quy trình an toàn vận hành thiết bị áp lực.

Câu hỏi thường gặp (250-300 từ)

1. Giáo trình này được thiết kế phù hợp cho đối tượng nào?

Giáo trình phục vụ giảng dạy chính thức cho sinh viên trình độ Cao đẳng nghề Vận hành thiết bị chế biến dầu khí, đồng thời là tài liệu học tập, tham khảo cho nghề Vận hành thiết bị khai thác dầu khí và kỹ thuật viên vận hành trạm xử lý dầu khí.

2. Sinh viên cần hoàn thành những môn học nào trước khi học mô đun này?

Sinh viên cần tích lũy các môn học nền tảng gồm: Vẽ kỹ thuật, Điện kỹ thuật, Cơ sở điều khiển quá trình, Nhiệt kỹ thuật, Cơ sở quá trình và thiết bị trong công nghệ hóa học, và Sản phẩm dầu mỏ.

3. Cấu tạo bên trong của thiết bị tách gồm những bộ phận chức năng nào?

Thiết bị tách tiêu chuẩn gồm 4 vùng chính:

  1. Bộ phận tách cơ bản (A): tiếp nhận dòng vào hướng tâm hoặc ly tâm để tách sơ bộ khí tự do.
  2. Bộ phận tách thứ cấp (B): vùng lắng trọng lực có các tấm chắn nghiên.
  3. Bộ phận lưu giữ chất lỏng (C): phần đáy thu gom và xả lỏng.
  4. Bộ phận chiết sương (D): bố trí ở đỉnh bình (kiểu nan chớp, dạng cánh, đệm keo tụ) để giữ lại các giọt lỏng mịn.

4. Quy định về kiểm định an toàn thiết bị tách dầu khí được nêu trong giáo trình như thế nào?

Bình chịu áp lực phải tuân thủ nghiêm ngặt chu kỳ kiểm định: kiểm tra bên trong và bên ngoài 3 năm/lần; thử thủy lực và kiểm tra tổng thể 6 năm/lần; kiểm tra vận hành 1 năm/lần; van an toàn PSV hiệu chỉnh định kỳ mỗi quý một lần.

5. Có những tài liệu tham khảo chính nào được trích dẫn trong giáo trình?

Tài liệu tham khảo tiếng Việt bao gồm giáo trình nội bộ CĐDK (2017), tài liệu của TS. Lê Xuân Lân (2005), TS. Hoàng Anh Dũng (2012). Tài liệu tiếng Anh gồm các công trình của Keith Roper và Maurice Stewart & Ken Arnold (Elsevier, 2008).

Kết luận (150 từ)

Giáo trình Vận hành thiết bị tách dầu khí (PETR62110) do Trường Cao đẳng Dầu khí ban hành năm 2022 là tài liệu đào tạo chuyên môn cung cấp hệ thống kiến thức toàn diện về cấu tạo, nguyên lý cơ học - nhiệt động của thiết bị tách 2 pha và 3 pha, cùng quy trình kỹ thuật vận hành và xử lý sự cố công nghệ.

Lộ trình học tập được thiết kế khoa học: người học tiếp thu nguyên lý phân tách pha tại Bài 1, khảo sát cấu trúc cơ khí chi tiết tại Bài 2, và rèn luyện kỹ năng thực hành vận hành, kiểm soát mức/áp suất trên mô hình mô phỏng tại Bài 3. Tài liệu là phương tiện học tập then chốt, kết nối khối kiến thức cơ sở công nghệ hóa học với các mô đun vận hành phân xưởng chế biến dầu khí chuyên sâu tiếp theo.