Sơ đồ công nghệ và hoạt động của nhà máy lọc điển hình

SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ VÀ QUÁ TRÌNH HOẠT ĐỘNG CỦA NHÀ MÁY LỌC - HÓA DẦU ĐIỂN HÌNH BỘ LAO ĐỘNG - THƢƠNG BINH VÀ XÃ HỘI TỔNG ỤC DẠY NGHỀ Dự án giáo dục kỹ thuật và dạy nghề (VTEP) Logo Sách hƣớng dẫn giáo viên Mô đun: SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA NHÀ MÁY LỌC ĐIỂN HÌNH Mã số: HD M Nghề: VẬN HÀNH THIẾT BỊ HÓA DẦU Trình độ: lành nghề Hà Nội - 2004 2 Mã tài liệu Mã quốc tế ISBN:...... Tuyên bố bản quyền : Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình Cho nên các nguồn thông tin có thể đƣợc phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác có ý đồ lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. Tổng cục Dạy nghề sẽ làm mọi cách để bảo vệ bản quyền của mình. Tổng cục Dạy Nghề cám ơn và hoan nghênh các thông tin giúp cho việc tu sửa và hoàn thiện tốt hơn tàI liệu này. Địa chỉ liên hệ: Dự án giáo dục kỹ thuật và nghề nghiệp Tiểu ban Phát triển Chƣơng trình Học liệu …………………… 3 LỜI TỰA (Vài nét giới thiệu xuất xứ của chương trình và tài liệu) Tài liệu này là một trong các kết quả của Dự án GDKT-DN ….. (Tóm tắt nội dung của Dự án) (Vài nét giới thiệu quá trình hình thành tài liệu và các thành phần tham gia) (Lời cảm ơn các cơ quan liên quan, các đơn vị và cá nhân đã tham gia … ) (Giới thiệu tài liệu và thực trạng) Sách hƣớng dẫn giáo viên là tài liệu hƣớng dẫn giảng dạy cho từng mô đun/môn học trong hệ thống mô đun và môn học đào tạo cho nghề: vận hành thiết bị chế biến dầu khí ở cấp trình độ lành nghề. Các thông tin trong tài liệu có giá trị hƣớng dẫn giáo viên thiết kế và tổ chức giảng dạy cho mô đun/môn học một cách hợp lý. Giáo viên có thể thay đổi hoặc điều chỉnh cho phù hợp với điều kiện và bối cảnh thực tế trong quá trình dạy học. Đây là tài liệu thử nghiệm sẽ đƣợc hoàn chỉnh để trở thành sách hƣớng dẫn giáo viên chính thức trong hệ thống dạy nghề. Hà nội, ngày …. tháng…. năm…. Giám đốc Dự án quốc gia 4 MỤC LỤC Đề mục ......................................................................................................... Trang LỜI TỰA .............................................................................................................. 3 MỤC LỤC ............................................................................................................ 4 GIỚI THIỆU VỀ MÔ ĐUN .................................................................................... 6 Vị trí, ý nghĩa, vai trò mô đun ............................................................................... 6 Mục tiêu của mô đun ........................................................................................... 6 Mục tiêu thực hiện của mô đun ........................................................................... 6 Nội dung chính/các bài của mô đun .................................................................... 7 Các hình thức dạy - học chính trong mô đun ...................................................... 7 LIỆT KÊ CÁC NGUỒN LỰC CẦN THIẾT CHO MÔ ĐUN .................................. 8 GỢI Ý TỔ CHỨC THỰC HIỆN BÀI DẠY ............................................................ 9 U ........... 9 PHẦN I - CÔNG VIỆC CHUẨN BỊ ...................................................................... 9 PHẦN II - TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY VÀ HỌC ..................................... 9 1.1. THUYẾT TRÌNH BÀI GIẢNG ........................................................................ 9 1.2.THẢO LUẬN NHÓM .................................................................................... 15 1.3. TỰ NGHIÊN CỨU TÀI LIỆU ....................................................................... 16 1.4. THAM QUAN, THỰC TẬP .......................................................................... 17 PHẦN III. CÁCH THỨC KIỂM TRA ĐÁNH GIÁ ................................................. 17 NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP ....................................................................... 17 CÁC BÀI KIÊM TRA ĐÁNH GIÁ ........................................................................ 17 ......................... 19 PHẦN I - CÔNG VIỆC CHUẨN BỊ ..................................................................... 19 PHÀN II - TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY VÀ HỌC ................................... 19 2.1. THUYẾT TRÌNH BÀI GIẢNG ...................................................................... 19 2.2.THẢO LUẬN NHÓM .................................................................................... 24 2.3. TỰ NGHIÊN CỨU TÀI LIỆU ....................................................................... 25 2.4. THAM QUAN THỰC TẬP ........................................................................... 26 PHẦN III CÁCH THỨC KIỂM TRA ĐÁNH GIÁ .................................................. 26 NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP ....................................................................... 26 CÁC BÀI KIÊM TRA ĐÁNH GIÁ MẪU ............................................................... 27 ......................................................................................................... 28 PHẦN I - CÔNG VIỆC CHUẨN BỊ ..................................................................... 28 5 PHẦN II - TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY VÀ HỌC ................................... 28 3.1. THUYẾT TRÌNH BÀI GIẢNG ...................................................................... 28 3.2.THẢO LUẬN NHÓM .................................................................................... 46 3.3. TỰ NGHIÊN CỨU TÀI LIỆU ....................................................................... 47 3.4. THAM QUAN THỰC TẬP ........................................................................... 47 PHẦN III. CÁCH THỨC KIỂM TRA ĐÁNH GIÁ ................................................. 48 NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP ....................................................................... 48 ............................................................... 49 ............ 50 PHẦN I - CÔNG VIỆC CHUẨN BỊ ..................................................................... 50 PHẦN II - TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY VÀ HỌC ................................... 50 4.1. THUYẾT TRÌNH BÀI GIẢNG ...................................................................... 50 4.2. THẢO LUẬN NHÓM ................................................................................... 59 4.3. TỰ NGHIÊN CỨU TÀI LIỆU ....................................................................... 60 4.4. THAM QUAN THỰC TẬP ........................................................................... 61 PHẦN III CÁCH THỨC KIỂM TRA ĐÁNH GIÁ .................................................. 61 NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP ....................................................................... 61 CÁC BÀI KIÊM TRA ĐÁNH GIÁ MẪU ............................................................... 61 ........................................... 64 PHẦN I - CÔNG VIỆC CHUẨN BỊ ..................................................................... 64 PHẦN II - TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY VÀ HỌC ................................... 64 5.1. THUYẾT TRÌNH BÀI GIẢNG ...................................................................... 64 5.2. THẢO LUẬN NHÓM ................................................................................... 70 5.3. TỰ NGHIÊN CỨU TÀI LIỆU ....................................................................... 70 5.4. THAM QUAN THỰC TẬP ........................................................................... 71 PHẦN III CÁCH THỨC KIỂM TRA ĐÁNH GIÁ .................................................. 72 NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP ....................................................................... 72 CÁC BÀI KIÊM TRA ĐÁNH GIÁ MẪU ............................................................... 72 CÁC BÀI TẬP MỞ RỘNG, NÂNG CAO VÀ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ .................. 73 ĐÁP ÁN CÁC CÂU HỎI VÀ BÀI KIỂM TRA ...................................................... 75 I. ĐÁP ÁN CÁC CÂU HỎI, BÀI TẬP NÂNG CAO VÀ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ .... 75 II. ĐÁP ÁN CÁC BÀI KIÊM TRA ĐÁNH GIÁ...................................................... 78 KẾ HOẠCH VÀ CÁCH THỨC ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ HỌC TẬP MÔ ĐUN........ 91 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 92 6 GIỚI THIỆU VỀ MÔ ĐUN Vị trí, ý nghĩa, vai trò mô đun Học viên của các trƣờng cao đẳng kỹ thuật cũng nhƣ sinh viên tại các trƣờng đại học liên quan đến lĩnh vực chế biến dầu khí thƣờng đƣợc đào tạo kỹ về các công nghệ điển hình và sự hoạt động của từng phân xƣởng này một cách đơn lẻ. Sự hoạt động của các phân xƣởng công nghệ trong mối quan chung với các phân xƣởng công nghệ khác cũng nhƣ trong mối quan hệ với các phân xƣởng năng lƣợng, phụ trợ, công trình ngoại vi, công trình chung,... chƣa đƣợc đề cập nhiều trong chƣơng trình dạy và học. Do vậy học viên sau khi ra trƣờng khi tham gia phát triển các dự án chế biến dầu khí hoặc làm việc trong cơ sở công nghiệp chế biến dầu khí thƣờng bỡ ngỡ và mất nhiều thời gian tìm hiểu tiếp cận thực tế. Mô đun này nhằm gắn kết sự hiểu biết của học viên thu nhận đƣợc từ các môn học công nghệ phân xƣởng đơn lẻ đặt chúng trong mối quan hệ tổng thể của Nhà máy trong thực tế. Mục tiêu của mô đun Mô đun nhằm đào tạo cho học viên có đủ kiến thức, kỹ năng về thiết bị cơ bản đƣợc sử dụng trong công nghiệp chế biến dầu khí nhằm hình thành kỹ năng vận hành thiết bị cho học viên. Học xong mô đun này học viên phải có đủ năng lực: - Mô tả đƣợc một số sơ đồ công nghệ điển hình nhà máy lọc dầu hiện đại. - Mô tả đƣợc tổng thể quá trình hoạt động của nhà máy để hỗ trợ cho việc vận hành các phân xƣởng riêng biệt sau này cũng nhƣ công tác phối hợp vận hành giữa các phân xƣởng có liên quan. - Mô tả đƣợc vai trò và hoạt động của các hệ thống năng lƣợng, phụ trợ, công trình ngoại vi của nhà máy. - Mô tả đƣợc mối quan hệ giữa các phân xƣởng công nghệ trong sơ đồ công nghệ với nhau và với phân xƣởng, hệ thống năng lƣợng, phụ trợ, ngoại vi,... của nhà máy. Mục tiêu thực hiện của mô đun Học xong mô đun này học viên phải có đủ năng lực: - Mô tả đƣợc sơ đồ khối cấu hình công nghệ điển hình của một nhà máy lọc dầu, mối quan hệ giữa các phân xƣởng. 7 - Mô tả đƣợc sơ đồ và quá trình hoạt động của hệ thống năng lƣợng, phụ trợ: Hệ thống phát điện, hệ thống sản xuất và phân phối hơi, khí nén điều khiển, hệ thống khí nhiên liệu, hệ thống dầu nhiên liệu, hệ thống nƣớc (nƣớc làm mát,...). - Mô tả đƣợc sơ đồ và quá trình hoạt động của hệ thống công trình ngoại vi: Hệ thống nhập dầu thô, hệ thống bể chứa dầu thô, bể chứa sản phẩm, các bể chứa trung gian, hệ thống xuất sản phẩm và hệ thống thu gom xử lý nƣớc thải. - Trình bày đƣợc nguyên lý hoạt động của các sơ đồ nhà máy tƣơng tự. - Trình bày đƣợc nguyên lý điều khiển nhà máy, các hệ thống điều khiển và đảm bảo an toàn chính trong nhà máy. Nội dung chính/các bài của mô đun Bài 1: Một số sơ đồ công nghệ điển hình nhà máy lọc dầu. Bài 2: Hệ thống nhập dầu thô và bể chứa dầu thô. Bài 3: Sơ đồ và quá trình hoạt động của hệ thống năng lƣợng, phụ trợ. Bài 4: Sơ đồ và hoạt động hệ thống công tình ngoại vi. Bài 5: Điều khiển hoạt động của nhà máy. Các hình thức dạy - học chính trong mô đun Hoạt động 1: Giáo viên thuyết trình trên lớp về các vấn đề nhập dầu thô, hệ thống tàng trữ nguyên liệu và sản phẩm, hệ thống năng lƣợng, phụ trợ, công trình ngoại vi và hệ thống điều khiển tự động nhà máy. Hoạt động 2: Thảo luận nhóm về các vấn đề liên quan đến hệ thống nhập dầu thô, vận chuyển dầu tho có nhiệt độ đông đặc cao,... Hoạt động 3: Tự nghiên cứu tài liệu theo các chuyên đề gợi ý của giáo viên hoặc các chuyên đề tự xây dựng; Hoạt động 4: Tham quan thực tập tại các cơ sở sản xuất nhƣ nhà máy lọc hoá dầu và các cơ sở sản xuất có hệ thống tƣơng tự các hệ thống trong nhà máy lọc, hoá dầu. 8 LIỆT KÊ CÁC NGUỒN LỰC CẦN THIẾT CHO MÔ ĐUN - Phải có hệ thống các phòng thí nghiệm đƣợc trang bị đầy đủ đáp ứng yêu cầu thực hành của học sinh nhƣ các mô hình của cá hệ thống năng lƣợng , phụ trợ, hệ thống điều khiển,... - Để hỗ trợ cho kỹ năng vận hành và hiểu rõ quá trình hoạt động của nhà máy lọc hóa dầu, cần phải có các tài liệu thực tế về thiết kế, mô hình một số nhà máy lọc hóa dầu đã triển khai trong thực tế. 9 GỢI Ý TỔ CHỨC THỰC HIỆN BÀI DẠY BÀI 1. T S SƠ Đ CÔNG NGH ĐI N HÌNH NHÀ MÁY L C DẦU Mã bài: HD M1 PHẦN I - CÔNG VIỆC CHUẨN BỊ Để quá trình dạy và học thu đƣợc hiệu quả tốt thì cần phải có một số yêu cầu về phƣơng tiện, trang thiết bị dạy và học tối thiểu và sự chuẩn bị thích hợp của giáo viên. Các yêu cầu về trang thiết bị dạy học và công tác chuẩn bị của giáo viên bao gồm nhƣng không giới hạn các nội dung chính sau: - Giáo viên p bằng hình ảnh nhƣ ảnh chụp toàn cảnh chung nhà máy, các hệ thống máy móc, thiết bị sử dụng trong thực tế,... - Phòng học phải đƣợc trang bị các thiết bị phục vụ cho giảng dạy nhƣ máy chiếu, bảng viết. - Phòng thí nghiệm phải có đủ mô hình thí nghiệm nhƣ trong bài học: pha trộn sản phẩm, hệ thống cấp điện, hơi, nƣớc, khí nén,... - Các tài liệu phục vụ cho bài giảng nhƣ: các bản vẽ các phân xƣởng, hình ảnh các phân xƣởng và các tài liệu giáo viên muốn mở rộng. - Về phía học viên, để tham gia các buổi thảo luận nhóm phải chuẩn bị trƣớc các tài liệu liên quan đến vấn đề cần thảo luận với các thành viên trong nhóm hay các vấn đề cần có sự giúp đỡ của giáo viên. - Để công tác tham quan cơ sở sản xuất thu đƣợc kết quả tốt, giáo viên phải liên hệ trƣớc với cơ sở để đƣợc cấp các thông tin chính về các cơ sở sản xuất này nhƣ: Sơ đồ công nghệ, các bản vẽ về cấu tạo các thiết bị chính,... và đặc biệt là các yêu cầu về an toàn lao động. PHẦN II - TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY VÀ HỌC 1.1. THUYẾT TRÌNH BÀI GIẢNG 1.1.1. Các vấn đề chung Nhập nguyên liệu, chế biến và pha trộn, tàng trữ, xuất sản phẩm là ba quá trình cơ bản khép kín một chu trình hoạt động của nhà máy lọc dầu. Các kiến thức học viên đƣợc trang bị trong các mô đun/môn học khác giúp học viên hiểu rõ đƣợc nguyên lý hoạt động, cấu tạo thiết bị tƣơng đối chi tiết của từng quá trình, phân xƣỏng công nghệ, hệ thống năng lƣợng, phụ trợ,... nhƣng chƣa đặt chúng trong mối quan hệ với nhau. Thiếu kiến thức tổng quát về sự hoạt động 10 chung của hệ thống là một yếu tố gây khó khăn cho học viên hình thành kỹ năng vận hành nhà máy từ các phòng điều khiển trung tâm cũng nhƣ giải quyết các công việc liên quan đến xây dựng dự án. Bài học này nhằm cung cấp cho học viên kiến thức tổng quát về quá trình hoạt động tổng thể của nhà máy lọc dầu, mối quan hệ hữu cơ giữa các bộ phận của nhà máy, thông qua đó giúp học viên hình thành kỹ năng vận hành máy móc thiết bị và kiến thức tổng quát để tham gia các dự án lọc hoá dầu. 1.1.2. Những vấn đề lƣu ý về nội dung trong hoạt động giảng dạy 1.1.2.1. Khái quát chung hoạt động của nhà máy a. Nhập và tàng trữ dầu thô Nhập và tàng trữ dầu thô là công việc khới đầu của quá trình hoạt động nhà máy lọc dầu. Đây là công việc không quá phức tạp, song lại ảnh hƣởng lớn hoạt động của nhà máy nếu quá trình hoạt động không của hệ thống này không tốt. Trong mục này, mục đích chỉ cung cấp cho học viên những kiến thức rất chung về vấn đề nhập nguyên liệu mà không đi sâu vào cấu tạo, nguyên lý hoạt động của hệ thống nhập và tàng trữ nguyên liệu. Giáo viên cần giới thiệu sơ lƣợc các cách thức nhập nguyên liệu, các hoạt động chính trong nhập nguyên liệu, các điểm quan trọng cần lƣu ý trong nhập nguyên liệu nhƣ: nhập dầu thô có nhiệt độ đông đặc cao, vấn đề lựa chọn địa điểm nhà máy lọc dầu, khu bể chứa để tạo điều kiện thuận lợi cho hoạt động của nhà máy. Gợi mở các vấn đề sẽ đƣợc đề cập chi tiết hơn trong các bài học tiếp theo của giáo trình nhƣ phƣơng thức chống đông đặc dầu thô, nguyên lý hoạt động của hệ thống nhập dầu qua cảng nhập dầu một điểm neo (SPM). b. Quá trình chế biến Mục đích của phần này là trang bị cho học viên những kiến thức chung để hình dung đƣợc các đƣờng dòng công nghệ trong nhà máy lọc dầu bắt đầu từ dầu thô tới các sản phầm cuối cùng. Các phƣơng thức chế biến, các phân xƣởng chế biến chính trong nhà máy. Một điểm cần lƣu ý là việc mô tả các đƣờng dòng công nghệ, các phƣơng thức chế biến các phân đoạn, các phân xƣởng công nghệ chính là đƣợc dựa trên sơ đồ công nghệ phố biến nhất hiện nay. Giáo viên có thể mở rộng thêm cho học viên các hƣớng chế biến khác cho từng phân đoạn để bổ sung kiến thức cho học viên. Tuy nhiên, không đi quá xa mục tiêu đặt ra ở phần này là giúp cho học viên có tầm nhìn khái quát về hoạt động chế biến trong nhà máy, mối liên hệ giữa các phân xƣởng công nghệ. Các kiến thức chuyên sâu của từng quá trình đã đƣợc giới thiệu trong các giáo trình 11 của mô đun/môn học khác của chƣơng trình đào tạo mà không cần phải giới thiệu lại trong bài học này. c. Pha trộn, tàng trữ và xuất sản phẩm Pha trộn, tàng trữ và xuất sản phẩm là khâu cuối cùng trong chu trình hoạt động của nhà máy lọc dầu, mặc dù đây là khâu không trực tiếp tạo ra sự gia tăng giá trị của sản phẩm, nhƣng lại có ảnh hƣởng lớn đến chất lƣợng sản phẩm (quá trình pha trộn) và hoạt động chung của nhà máy. Cũng nhƣ các phần trên, mục đích của phần này cũng nhằm giúp cho học viên có cách nhìn tổng quát về hoạt động pha trộn, tàng trữ và xuất sản phẩm mà không quá đi vào chi tiết của từng hoạt động cụ thể. Về quá trình pha trộn, giáo viên cần nêu nguyên tắc cơ bản pha trộn trong nhà máy lọc dầu, các phƣơng thức pha trộn chính đƣợc sử dụng hiện nay trên thế giới. Các sản phẩm pha trộn chính của nhà máy lọc dầu nhƣ xăng, diesel, dầu FO cần giới thiệu chi tiết hơn về thành phần các cấu tử pha trộn chính. Trong pha trộn sản phẩm, cần lƣu ý vấn đề kiểm soát chất lƣợng sản phẩm, cách thức điều khiển quá trình, phƣơng thức xử lý các sản phẩm không đạt chất lƣợng sản phẩm. Giáo viên cần phát triển kiến thức nâng cao về lý do chỉ một số chỉ tiêu chất lƣợng đƣợc kiểm soát trực tuyến (online) trong khi chất lƣợng sản phẩm đƣợc quy định bảo rất nhiều các chỉ tiêu khác nhau nhƣng xác suất sản phẩm đạt yêu cầu vẫn đạt ở mức cần thiết. Quá trình tàng trữ và xuất sản phẩm: Trong phần này, giáo viên cần giới thiệu cho học viên mục đích của kho tàng trữ sản phẩm, nguyên tắc xác định tổng thể tích bể chứa từng loại sản phẩm của nhà máy dựa trên tải trọng của phƣơng tiện vận chuyển và chiến lƣợc dự phòng. 1.1.2.2. Các sơ đồ công nghệ điển hình của nhà máy lọc dầu Cấu hình công nghệ của nhà máy lọc dầu có nghĩa quan trọng trong việc đảm bảo tính linh động, khả năng cạnh tranh và chất lƣợng của sản phẩm. Trong mục này, giáo viên cần phải giới thiệu cho học viên cơ sở xác định cấu hình công nghệ của nhà máy lọc dầu nhƣ chủng loại, chất lƣợng sản phẩm, nguyên liệu sử dụng và yêu cầu về tiêu chuẩn môi trƣờng. Các kiến thức này không chỉ đóng vai trò cho việc hình thành kỹ năng vận hành nhà máy mà là kiến thức liên thông để đào tạo ở bậc học cao hơn (học viên sẽ thực hiện những công việc ở mức cao hơn nhƣ tham gia vào công việc thiết kế dự án trong chƣơng trình đào tạo liên thông lên trình độ cao hơn,...). Nắm vững đƣợc sơ đồ công nghệ cơ bản của nhà máy nâng cao đƣợc kiến thức chung của học viên về vai trò, mối liên hệ giữa các phân xƣởng công 12 nghệ, một kiến thức quan trọng cho việc vận hành sau này. Tuy nhiên, trong thực tế, tuỳ thuộc vào nguyên liệu và sản phẩm yêu cầu mà có những sơ đồ công nghệ khác nhau. Các sơ đồ công nghệ điển hình có thể đƣợc phân chia một cách tƣơng đối theo cách thức để chế biến các loại dầu thô tƣơng ứng là dầu nặng, dầu nhẹ và dầu trung bình. Cần lƣu ý, các sơ đồ và sự phân chia này cũng chỉ mang tính chất tƣơng đối, vì ngoài căn cứ vào tỷ trọng dầu thô, thành phần hoá học của dầu thô cũng ảnh hƣởng nhiều đến sơ đồ công nghệ. Với mục đích giới thiệu một cách khái quát kiến thức về xác định cấu hình công nghệ, trong khuôn khổ chƣơng trình chỉ giới thiệu các sơ đồ công nghệ điển hình chế biển các dầu thô có tỷ trọng khác nhau. Giáo viên có thể mở rộng cho học viên một số yếu tố khác ảnh hƣởng đến việc quyết định cấu hình công nghệ của nhà máy nhƣ thành phần hoá học của dầu,... Một số kiến thức khác cần phải đƣợc đề cập, giới thiệu cho học viên nhƣ sơ bộ cách phân loại dầu thô theo tỷ trọng, sự cần thiết phải xây dựng các các sơ đồ công nghệ tƣơng ứng với tính chất dầu thô để đảm bảo hiệu quả cao, tính linh động của nhà máy trong quá trình chế biến. a. Sơ đồ chế biến dầu nhẹ Các nhà máy chế biến dầu nhẹ trong những năm trƣớc đây mang lại hiệu quả kinh tế cao do tỷ lệ các phân đoạn có giá trị kinh tế cao trong dầu thô lớn (naphtha, diesel) lớn có thể thu trực tiếp từ chƣng cất mà không cần đầu tƣ các phân xƣởng chế biến sâu, hoặc do công suất của các phân xƣởng chế biến sâu thấp hơn (nhƣ cracking, chƣng chân không,...) nhờ vậy mà đầu tƣ cho nhà máy giảm nhƣng hiệu quả kinh tế thu đƣợc cao hơn. Sơ đồ công nghệ điển hình áp dụng chế biến dầu nhẹ trong nhà máy lọc dầu nhƣ hình H-2 trong giáo trình. Điểm lƣu ý là theo sơ đồ công nghệ này, nhiều phân xƣởng chế biến sâu phân đoạn nặng nhƣ chƣng cất chân không, xử lý cặn đƣợc loại bỏ, chỉ một phân xƣởng cracking cặn chƣng cất đƣợc sử dụng. Giáo viên cần giới thiệu vai trò của từng phân xƣởng trong sơ đồ công nghệ này, đồng thời giới thiệu phạm vị áp dụng của sơ đồ công nghệ này nhƣ hàm lƣợng lƣu huỳnh phải tƣơng đối thấp. Trong trƣờng hợp hàm lƣợng lƣu huỳnh vá các tạp chất cao thì cần phải lắp đặt thêm các phân xƣởng xử lý tạp chất làm nguyên liệu cho quá trình cracking. Sơ đồ công nghệ đƣa ra trong giáo trình chỉ là sơ đồ công nghệ rất điển hình để chế biến dầu nhẹ, giáo viên có thể giới thiệu thêm các mô hình khác để giúp cho học viên nâng cao kiến thức. b. Sơ đồ chế biến dầu nặng 13 Trong những năm gần đây, giá dầu thô tăng mạnh, kèm theo chênh lệch giá giữa dầu thô nặng và nhẹ tƣơng đối lớn. Chênh lệch giá giữa dầu thô nhẹ và dầu thô nặng dẫn đến lợi nhuận thu đƣợc từ các nhà máy chế biến dầu nặng thƣờng cao hơn so với chế biến dầu nhẹ, mặc dù đầu tƣ ban đầu cho sơ đồ chế biến dầu nặng là cao hơn. Mặt khác, các số liệu về sản lƣợng và trữ lƣợng dầu thô cho thấy, tỷ lệ dầu thô nhẹ ngày càng sụt giảm. Suất phát từ lợi nhuận đem lại và khả năng cung cấp nguồn nguyên liệu ổn định, hiện nay, trên thế giới xu thế chế biến dầu nặng đang chiếm ƣu thế. Các nhà máy xây dựng trƣớc đây đều đƣợc nâng cấp để có thể chế biến đƣợc dầu nặng và dầu trung bình, các nhà máy mới xây dựng hầu nhƣ đƣợc thiết kế ngay từ đầu để chế biến dầu nặng và dầu trung bình trừ những trƣờng hợp cá biệt. Sơ đồ công nghệ điển hình chế biến dầu nặng nhƣ đƣợc giới thiệu trong hình H-3A, H-3B trong giáo trình. Sự khác biệt giữa sơ đồ chế biến dầu nhẹ và dầu nặng nằm ở quá trình chế biến phân đoạn nặng. Tuy nhiên, tuỳ theo tính chất cụ thể dầu thô và yêu cầu về chủng loại sản phẩm, hiệu quả kinh tế mà sơ đồ chế phân đoạn nặng cũng có sự khác nhau. Cụ thể với dầu thô tƣơng đối nặng có tính chất thích hợp để sản xuất coke dầu có sơ đồ công nghệ nhƣ hình H-3B, ngƣợc lại với loại dầu nặng vừa có thành phần cặn thích hợp để sản xuất nhựa đƣờng thì áp dụng sơ đồ công nghệ nhƣ hình H-3A trong giáo trình. Tuy nhiên, cần lƣu ý các sơ đồ công nghệ giới thiệu trong giáo trình chỉ là các sơ đồ rất cơ bản và điển hình, trong thực tế, căn cứ vào tính chất cụ thể của dầu và chủng loại sản phẩm yêu cầu mà sơ đồ công nghệ có những sự điều chỉnh phù hợp. Để mở rộng kiến thức cho học viên, giáo viên có thể giới thiệu thêm các sơ đồ công nghệ khác nhƣ sơ đồ có sản xuất dầu nhờn,... c. Sơ đồ chế biến dầu trung gian Ngoài các sơ đồ chế biến dầu nặng và dầu nhẹ điển hình, trong thực tế một sơ đồ công nghệ cũng hay đƣợc sử dụng trong những năm gần đây để chế biến dầu trung bình. Đối với dầu trung bình, cặn chƣng cất khí quyển có thể đƣợc xử lý trực tiếp bằng hydro để đảm bảo chất lƣợng nguyên liệu cho quá trình cracking. Quá trình xử lý này còn cho phép nâng cao hiệu suất thu hồi các phân đoạn sản phẩm có giá kinh tế cao, không cần/hoặc giảm đƣợc công suất các phân xƣởng làm sạch sản phẩm ở phía sau. Việc bổ sung thêm phân xƣởng xử lý cặn chƣng cất làm đơn giản đƣợc quá trình chế biến cặn chƣng cất, tuy nhiên, đầu tƣ cho phân xƣởng này tƣơng đối lớn, vì vậy, cần tính toán cân nhắc giữa các phƣơng án trong quá trình đầu tƣ. Trong thực tế, đa số các trƣờng hợp việc đầu tƣ phân xƣởng này đem lại hiệu quả kinh tế cao hơn. Sơ 14 đồ công nghệ điển hình chế biến dầu trung bình nhƣ trình bày trong hình H-4 của giáo trình. Cần lƣu ý, việc phân định sơ đồ này cho chế biến dầu trung bình cũng chỉ mang tính chất tƣơng đối, theo tính chất cụ thể dầu mà có thể áp dụng cho các loại dầu khác nhau ở mức độ nhất định. Quá trình xử lý cặn, về lý thuyết nằm trong quá trình công nghệ làm sạch bằng hydro (đƣợc đề cập trong một số mô-đun/môn học của chƣơng trình đào tạo), tuy nhiên, quá trình xử lý cặn có những đặc thù riêng. Quá trình và thiết bị phân xƣởng này chƣa đƣợc giới thiệu cụ thể, vì vậy, giáo viên có thể đi sâu giới thiệu đôi chút về quá trình, thiết bị của phân xƣởng này. 1.1.2.3. Các thành phần chính của nhà máy Ngoài các phân xƣởng công nghệ đƣợc xem là trái tim của nhà máy, trực tiếp gia tăng giá trị của sản phẩm, trong nhà máy lọc dầu còn có có thành phần khác hộ trợ cho sự hoạt động của các phân xƣởng công nghệ. Các thành phần này của nhà máy có một mối quan hệ gắn kết với các phân xƣởng công nghệ và có những vai trò đặc biệt quan trọng trong việc hoạt động đồng bộ, an toàn của nhà máy. Giáo viên cần phải phân tích cho học viên thấy rõ mỗi boọ phận của nhà máy có những vai trò riêng, có mối quan hệ hữu cơ, khô xem nhẹ bất cứ bộ phận nào của nhà máy để tránh tƣ tƣởng chỉ tập trung nghiên cứu học tập về các phân xƣởng công nghệ mà xem nhẹ các thành phần khác của nhà máy. Ngoài các phân xƣởng công nghệ, trong nhà máy lọc dầu điển hình còn bao gồm các thành phần khác nhƣ: Phân xƣởng năng lƣợng, phụ trợ, hệ thống công trình ngoại vi và các công trình chung. a. Các công trình năng lƣợng, phụ trợ Các công trình năng lƣợng, phụ trợ có chức năng cung cấp năng lƣợng, phụ trợ và các tiện ích nhƣ điện, hơi, nƣớc, khí nén,... cho toàn bộ nhà máy. Trong khuôn khổ của bài giảng, giáo viên cần giới thiệu đầy đủ các hạng mục công trình năng lƣợng, phụ trợ trong nhà máy lọc dầu nhƣ hệ thống phát điện, sản xuất hơi nƣớc, hệ thống khí nén, hệ thống nhiên liệu, hệ thống nƣớc,... và chức năng của các hệ thống này. Điểm lƣu ý là phải chỉ cho học viên thấy đƣợc mối liên quan chặt chẽ giữa các hệ thống năng lƣợng, phụ trợ với các các phân xƣởng công nghệ và các phần khác của nhà máy. Hiểu biết đƣợc mối quan hệ này rất quan trọng đối với học viên trong quá trình điều khiển nhà máy cũng nhƣ trong công tác triển khai dự án. Trong giáo trình chỉ liệt kê đầu các công trình năng lƣợng phụ trợ, tuy nhiên, giáo viên cần mở rộng nội dung các phần này. Nội dung chi tiết của các hạng mục công trình này đƣợc giới thiệu trong phần khác của chƣơng trình. 15 b. Các công trình ngoại vi Các công trình ngoại vi có nhiệm vụ hỗ trợ cho hoạt động của các phân xƣởng công nghệ hoạt động ổn định, an toàn trong điều kiện bình thƣờng cũng nhƣ duy trì hoạt động nhà máy trong điều kiện xảy ra sự cố ở vài phân xƣởng. Trong mục này, cần phải giới thiệu đầy đủ các hạng mục công trình ngoại vi điển hình trong nhà máy lọc dầu nhƣ: khu bể chứa dầu thô, khu bể chứa sản phẩm, bể chứa trung gian, hệ thống pha trộn sản phẩm, hệ thống xử lý nƣớc thải,... Nhƣ đã đề cập, mục tiêu của bài học là nhằm trang bị cho học viên một cách nhìn tổng quát về nhà máy lọc dầu, các thành phần chính của nhà máy và đặc biệt là mối quan hệ giữa chúng với nhau trong quá trình hoạt động. Vì vậy, cũng nhƣ đối với công trình năng lƣợng, phụ trợ, mục này trong giáo trình chỉ giới thiệu rất sơ lƣợc mang tính chất liệt kê danh mục các công trình ngoại vi của nhà máy (vì các hạng mục này sẽ đƣợc đề cập kỹ trong các phần khác của giáo trình này hoặc trong phần khác của chƣơng trình đào tạo). Tuy nhiên, để làm phong phú cho bài giảng và giúp học viên hiểu rõ, tiếp thu kiến thức tốt hơn, giáo viên có thể mở rộng nội dung giới thiệu chi tiết chức năng của từng hệ thống và mối quan hệ với các bộ phận khác của nhà máy. c. Các công trình chung Việc phân chia các hạng mục công trình chung trong nhà máy nhiều khi cũng mang tính chất tƣơng đối, tuỳ thuộc vào định nghĩa của các nhà thiết kế. Tuy nhiên, có một điểm chung là các hạng mục công trình chung là các công trình phục vụ cho mục đích sử dụng chung của toàn nhà máy nhƣ hệ thống thông tin liên lạc, hệ thống điều khiển, các toà nhà hành chính, xƣởng bảo dƣỡng, sửa chữa, đƣờng xá, điện chiếu sáng,... Các hạng mục công trình chung ít đƣợc đề cập đến trong các phần khác của chƣơng trình đào tạo, vì vậy, giáo viên cần giới thiệu chi tiết hơn cho học viên về chức năng, nhiệm vụ của từng hạng mục công trình và mối liên hệ với các bộ phận khác của nhà máy. 1.2.THẢO LUẬN NHÓM Mục đích của hoạt động thảo luận nhóm là nhằm giúp học viên thêm một kênh thu nhận kiến thức thông qua trao đổi các vấn đề khó trong bài học hoặc những vấn đề mà học sinh chƣa hiểu. Giáo viên cần phải định hƣớng sơ bộ nội dung để cho từng nhóm thảo luận. Một phần nội dung thảo luận sẽ do các học viên tự nêu vấn đề liên quan đến những kiến thức mà họ thấy cần phải trao đổi. Các nội dung cần đƣợc thảo luận nhóm có thể là các vấn đề: 16 - Thảo luận về các sơ đồ công nghệ của nhà máy lọc dầu do học viên tự thu thập hoặc các sơ đồ công nghệ do giáo viên cung cấp. Các nội dung cần thảo luận nhƣ xem xét, đánh giá sơ đồ công nghệ này thích ứng để sản xuất loại dầu thô nào; tính linh động của sơ đồ, chủng loại sản phẩm, chất lƣợng sản phẩm có thể thu đƣợc từ sơ đồ công nghệ này; khả năng nâng cấp mở rộng nhà máy trong tƣơng lai,... - Các phƣơng thức nhập dầu thô, các sơ đồ công nghệ hệ thống nhập dầu thô, ƣu nhƣợc điểm của các hệ thống này. Liên hệ với nguồn dầu thô Việt nam, phƣơng pháp nhập dâu thô nào áp dụng là thích hợp nhất, vì sao? - Vấn đề chủng loại sản phẩm của nhà máy, xem xét phân tích một cách định tính với một loại nguyên liệu, công suất nhà máy nhất định thì sản xuất các sản phẩm nào là có tính khả thi và mang lại lợi nhuận cao nhất. Ngoài các chủ đề gợi ý cho học viên thảo luận nêu trên, giáo viên cần phát huy tính tự chủ của học viên trong vấn đề lựa chọn các chủ đề thảo luận. Giáo viên có thể tham gia một buối thảo luận để giúp học viên giải đáp các vấn đề khó và tạo lập thói quen trong các buổi thảo luận ban đầu. 1.3. TỰ NGHIÊN CỨU TÀI LIỆU Mặc dù các kiến thức trong giáo trình và các kiến thức mở rộng của giáo viên trong quá trình giảng dạy về cơ bản đáp ứng đƣợc những yêu cầu đặt ra, tuy nhiên, do khuôn khổ quy định về thời lƣợng, không thể tất cả các vấn đề liên quan đến việc trang bị kiến thức cho học viên đƣợc trình bày thông qua giáo trình và thuyết giảng của giáo viên trên lớp học. Mặt khác, trong ngành chế biến dầu khí, do yêu cầu của thực tế, công nghệ mới không ngừng đƣợc nghiên cứu và phát triển. Vì vậy, vấn đề cập nhật các thông tin mới cũng nhƣ đào sâu các kiến thức ngoài thời gian trên lớp là một hoạt động quan trọng để hình thành kiến thức và kỹ năng cho học viên. Để kết quả tự nghiên cứu của học viên có hiệu quả, giáo viên cần phải định hƣớng một phần các vấn đề học viên tự nghiên cứu, phần còn lại để học viên tự do tìm hiểu. Nội dung tự nghiên cứu tài liệu về nguyên tắc phát huy tính độc lập của học viên. Tuy nhiên, để nâng cao hiệu quả học tập, tránh tình trạng học viên nghiên cứu không tập trung, các nội dung không thiết thực cho việc hình thành kỹ năng vận hành máy móc thiết bị, giáo viên nên giới thiệu các chủ đề, trang web để học viên nghiên cứu có định hƣớng. Nhằm nâng cao ý thức học tập, giao viên có thể yêu cầu học viên viết báo cáo thu hoạch các đề tài tự nghiên cứu. 17 1.4. THAM QUAN, THỰC TẬP Mặc dù đây là bài học với mục đích trang bị cho học viên kiến thức tổng quát về hoạt động của một nhà máy lọc dầu, các thành phần chính của nhà máy và mối quan hệ của các bộ phận này với nhau giúp học viên hình thành kỹ năng vận hành nhà máy đƣợc tốt hơn, nhƣng việc bố trí cho học viên đi tham quan, thực tập tại các cơ sở sản xuất là nhu cầu cần thiết để học viên tiếp thu kiến thức và tiếp cận thực tế tốt hơn. Đối với bài học này thì hoạt động tham quan có ý nghĩa quan trọng. Qua hoạt động tham quan thực tập tại cơ sở sản xuất học viên mới hiểu rõ hơn đƣợc hoạt động của nhà máy, mối quan hệ của các bộ phận. Các cơ sở tham quan thực tập là các nhà máy lọc dầu. Trong trƣờng hợp khó khăn về tham quan nhà máy lọc dầu (dự kiến khoảng đến năm 2009 nhà máy lọc dầu đầu tiên của Việt nam mới đi vào hoạt động) có thể tiến hành tham quan thực tập nhà máy chế biến condensate, các nhà máy lọc dầu nhỏ, nhà máy chế biến khí để học viên phần nào hình dung đƣợc hoạt động của một cơ sở chế biến dầu khí. Với các hoạt động xuất nhập sản phẩm có thể cho học viên tham quan các tổng kho xăng dầu đầu mối có cảng biển. PHẦN III. CÁCH THỨC KIỂM TRA ĐÁNH GIÁ NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP Việc kiểm tra đánh giá học viên nhằm nâng cao ý thức học tập của học viên, đồng thời giúp học viên củng cố kiến thức đã tiếp thu đƣợc. Đối với bài học này chỉ tiến hành kiểm tra đánh giá học viên vào cuối bài mà không tiến hành, kiểm tra đánh giá trong bài học. Nội dung của bài kiểm tra cuối bài học: Bài kiểm tra đánh giá học viên này phải đánh giá đƣợc kiến thức tổng quát về hoạt động tổng thể của nhà máy lọc dầu từ khâu nhập nguyên liệu, các hoạt động chế biến cho tới khâu pha trộn, tàng trữ và xuất sản phẩm. Các kiến thức chung về vị trí xây dựng nhà máy phù hợp với điều kiện thực tế, thuận lợi cho công tác xuất, nhập khẩu nguyên liệu, sản phẩm. Các kiến thức về việc xây dựng sơ đồ công nghệ để chế biến các dạng dầu thô và kiến thức về các sơ đồ công nghệ điển hình của học viên cũng cần phải đƣợc kiểm tra đánh giá. Các bài mẫu kiểm tra đánh giá học viên đƣợc trình bày ở mục dƣới đây. CÁC BÀI KIÊM TRA ĐÁNH GIÁ Bài B.1-1 18 1. Cho biết lý do các nhà máy lọc dầu thƣờng phải đặt tại bờ biển có điều kiện thuận lợi xây dựng cảng nƣớc sâu? 2. Chức năng, nhiệm vụ của khu bể chứa dầu thô. Bài B.1-2 1. Hãy cho biết các cơ sở chính quyết định cấu hình công nghệ của nhà máy lọc dầu? Các sơ đồ công nghệ điển hình đang đƣợc sử dụng. 2. Thành phần chính của nhà máy lọc dầu, chức năng của các bộ phận này? 19 BÀI 2. U THÔ Mã bài: HD M2 PHẦN I - CÔNG VIỆC CHUẨN BỊ Để quá trình dạy và học thu đƣợc hiệu quả tốt thì cần phải có một số yêu cầu về phƣơng tiện, trang thiết bị dạy và học tối thiểu và sự chuẩn bị thích hợp của giáo viên và học viên. Các yêu cầu về trang thiết bị dạy học và công tác chuẩn bị của giáo viên bao gồm nhƣng không giới hạn các nội dung sau: - Giáo viên phải chuẩn bị các tài liệu minh hoạ bằng hình ảnh nhƣ ảnh chụp hệ thống xuất nhập của các nhà máy lọc dầu, hình ảnh các loại bể chứa. - Phòng học phải đƣợc trang bị các thiết bị phục vụ cho giảng dạy nhƣ máy chiếu, bảng viết; - Phòng thí nghiệm cần trang bị mô hình về các phƣơng thức gia nhiệt đƣờng ống: bằng hơi, bằng điện và đặc biệt là phƣơng pháp gia nhiệt bằng dòng điện bề mặt cao áp. Ngoài ra, cần trang bị mô hình mô phỏng hệ thống nhập dầu thô có nhiệt độ đông đặc cao. - Giáo viên phải chuẩn bị tốt các tài liệu liên quan đến các cơ sở có thể đi tham quan, thực tập nhƣ sơ đồ công nghệ nhà máy, hệ thống máy móc thiết bị, các quy định về an toàn. Các băng hình về nhà máy để cho học viên tham khảo trƣớc khi đi thực tế. PHÀN II - TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY VÀ HỌC 2.1. THUYẾT TRÌNH BÀI GIẢNG 2.1.1. Giới thiệu Nhập và tàng trữ dầu thô là quá trình không phức tạp nhƣ quá trình chế biến nhƣng lại có ảnh hƣởng lớn đến sự hoạt động ổn định và kinh doanh của nhà máy. Hệ thống nhập và tàng trữ dầu thô nếu hoạt động không ổn định hoặc xảy ra sự cố có thể dẫn đến phải dừng hoạt động nhà máy do thiếu nguyên liệu. Tuy sơ đồ công nghệ hệ thống nhập dầu thô đơn giản nhƣng đảm bảo an toàn vận hành hệ thống là vấn đề không đơn giản, đặc biệt là khi nhập dầu thô có nhiệt độ đông đặc cao. Giải quyết vấn đề đông đặc dầu thô trong đƣờng ống sau mỗi lần nhập là vấn đề đƣợc quan tâm nghiên cứu, tuỳ thuộc vào điều kiện cụ thể về kinh tế, kỹ thuật mà phƣơng án kỹ thuật thích hợp sẽ đƣợc lựa chọn. Dầu thô sau khi nhập đƣợc tàng trữ trong bể chứa. Khu bể chứa dầu thô cần phải đƣợc thiết kế với dung tích và cấu tạo phù hợp để tiếp nhận tầu dầu 20 thô theo đúng thiết kế, tàng trữ an toàn và đảm bảo dầu đáp ứng các điều kiện công nghệ thích hợp (nhiệt độ, hàm lƣợng nƣớc,...) trƣớc khi đƣa đi chế biến. 2.2.2. Những vấn đề lƣu ý về nội dung 2.2.2.1. Nhập dầu thô theo vị trí nhà máy xây dựng và điều kiện hạ tầng khu vực mà mỗi nhà máy lọc dầu có phƣơng thức nhập dầu thô khác nhau. Tuy nhiên, trong thực tế, ngoại trừ các nhà máy thuận lợi ở gần các mỏ dầu lớn hoặc gần các đƣờng ống dẫn dầu lớn cho phép nhập dầu thô trực tiếp bằng đƣờng ống, còn lại đa số các nhà máy trên thế giới đều nhập dầu thô bằng các phƣơng tiện vận tải. Phƣơng tiện vận tải sử dụng là các tầu dầu tải trọng lớn (các phƣơng tiện giao thông khác không khả thi để vận chuyển dầu nguyên liệu cho các nhà máy lọc dầu). Chính vì những lý do nêu trên mà đa số các nhà máy lọc dầu phải đƣợc xây dựng tại các vị trí thích hợp cho việc nhập dầu thô nguyên liệu cũng nhƣ xuất sản phẩm sau này bằng đƣờng thuỷ. Đây là một trong những điểm quan trọng giáo viên cần giới thiệu cho học viên về lựa chọn vị trí phù hợp xây dựng nhà máy lọc dầu. Việc lựa chọn vị trí xây dựng nhà máy về mặt kỹ thuật đơn thuần là đảm bảo thuận lợi cho việc xuất nhập hàng hoá, ngoài ra các yếu tố khác cũng đƣợc quan tâm là điều kiện hạ tầng nhƣ nƣớc ngọt, điện, đƣờng xá,... Phƣơng thức vận chuyển nguyên liệu ảnh hƣởng đến vị trí xây dựng nhà máy và phƣơng thức nhập dầu thô. Đa phần các nhà máy đƣợc xây dựng gần bờ biển có vị trí thuận lợi để tiếp nhận các tầu dầu tải trọng lớn. Với các tầu dầu tải trọng càng lớn thì phí vận chuyển dầu thô càng thấp, tuy nhiên, đầu tƣ cho khu bể chứa và hệ thống nhập dầu sẽ lớn hơn, vì vậy ngƣời ta tính toán cân đối giữa các yếu tố này để lựa chọn tải trọng tàu dầu thích hợp cho vận tải nguyên liệu cho nhà máy. Một vấn đề cần quan tâm nữa là đi đôi với việc lựa chọn các tầu dầu lớn thì yêu cầu về bến tiếp nhận tầu dầu phải có mức nƣớc sâu thích hợp. Ngoại trừ các vị trí có điều kiện tự nhiên đặc biệt, độ sâu của khu vực biển có thể tiếp nhận các tầu dầu này thƣờng xa bờ từ 3 -10 Km. Với khoảng cách này thì việc xây một cảng cứng để tiếp nhận tầu dầu thƣờng là không khả thi hoặc rất tốn kém, vì vậy, trong thực tế ngƣời ta thƣờng sử dụng bến phao một điểm neo (SPM) để tiếp nhận các tầu dầu này. Đi đôi với kết cầu bến tiếp nhận dầu kiểu này là hệ thống đƣờng ống dẫn dầu thô ngầm dƣới biển. Do đƣờng ống dẫn dầu đặt ngầm dƣới biển nên kết cấu có nhiều điểm đặc biệt để hạn chế tối đa tổn thiết nhiệt của dầu trong quá trình vận chuyển, giảm bớt công tác bảo dƣỡng. 21 Giáo viên cần giới thiệu cho học viên nguyên lý hoạt độngcủa hệ thống nhập dầu thô từ bến nhập dầu một điểm neo, sơ đồ công nghệ đƣờng ống (nhƣ hình H-5 trong giáo trình), kết cấu sơ bộ đƣờng ống dẫn dầu thô. Trong phần này cũng nêu những khó khăn gặp phải trong quá trình nhập dầu thô có nhiệt độ đông đặc cao, các giải pháp công nghệ chính để xử lý vấn đề này. Từ những khó khăn này, giáo viên đặt cơ sở cho việc cần thiết phải nghiên cứu sâu các giải pháp giải quyết vấn đề đông đặc dầu thô trên đƣờng ống. 2.2.2.2. Nhập dầu thô có nhiệt độ đông đặc cao Một trong những khó khăn gặp phải khi nhập dầu thô là vấn đề đông đặc của dầu thô trong lòng ống sau mỗi lần nhập. Nếu không ng lớn đến sự hoạt động của nhà máy và gây ra những tổn thất không nhỏ về kinh tế nếu sự cố xảy ra. Vấn đề đông đặc của dầu trong đƣờng ống đặc biệt nghiêm trọng khi vận chuyển các loại dầu thô có nhiệt độ đông đặc cao. Để giải quyết vấn đề này, hiện nay, ngƣời ta có các giải pháp công nghệ chính nhƣ: thay thế dầu thô trong đƣờng ống bằng loại dầu nhẹ có nhiệt độ đông đặc thấp, dùng các biện pháp gia nhiệt đƣờng ống để duy trì nhiệt độ dầu trên nhiệt điểm đông đặc, dùng các loại phụ gia để giảm nhiệt độ điểm đông đặc của dầu thô. a. Phƣơng pháp dùng dầu thay thế Cho đến nay, phƣơng pháp dùng dầu nhẹ có nhiệt độ đông đặc thấp thay thế dầu thô có nhiệt đông đặc cao sau mỗi lần nhập đƣợc xem là phƣơng pháp truyền thống để giải quyết vấn đề dầu thô đông đặc trên đƣờng ống sau mỗi lần nhập. Phƣơng pháp này có những ƣu điểm nhƣ: Đã đƣợc kiểm chứng về độ tin cậy vận hành trong thực tế, thiết kế, vận hành tƣơng đối đơn giản. Tuy nhiên, phƣơng pháp này có nhƣợc điểm là đầu tƣ tƣơng đối lớn. Sơ đồ công nghệ của phƣơng pháp dùng dầu thay thế đã đƣợc đơn giản hoá nhƣ trình bày trong hình H-5 của giáo trình. Để học viên hiểu đƣợc nguyên tắc vận hành của hệ thống, ngoài nội dung đã trình bày trong giáo trình có thể trình bày bổ sung thêm các bản vẽ để minh hoạ một cách chi tiết hơn quá trình đẩy dầu thô ra khỏi đƣờng ống sau mỗi lần nhập dầu thô cũng nhƣ quá trình đẩy dầu rửa về bể chứa khi bắt đầu quá trình nhập. Mấu chốt của vấn đề là điều chỉnh các van trên đƣờng ống và hệ thống phát hiện giao diện giữa dầu thô và dầu rửa. Nguyên tắc của quá trình điều khiển các van là chỉ cho phép dầu rửa lẫn vào dầu thô mà không cho phép dầu thô lẫn vào bể dầu rửa để tăng thời gian phục vụ của dầu rửa nhằm giảm chi phí vận hành hệ thống. Dầu rửa sử dụng thay thế dầu thô là các loại dầu đƣợc sản xuất nội tại trong nhà máy lọc dầu, 22 thông thƣờng là dầu phân đoạn diesel cracking (LCO) đƣợc sử dụng, trong một số trƣờng hợp, phân đoạn GO nhẹ đƣợc sử dụng thay thế. Các loại dầu này đều có đặc điểm là nhiệt độ đông đặc thấp (từ -18 0 C đến 0 0C ). Để đảm bảo dầu đủ chất lƣợng và có chế độ công nghệ (nhiệt độ) thích hợp cho vận hành, trong hệ thống nhập dầu thô có hẳn một bể chứa và hệ thống các thiết bị phụ trợ để duy trì nhiệt độ và áp suất dầu rửa trong đƣờng ống. Dầu rửa sau một thời gian hoạt động không đáp ứng yêu cầu chất lƣợng sẽ đƣợc đƣa về các phân xƣởng công nghệ để chế biến lại. Mục đích của phần này là giúp cho học viên hiểu đƣợc bản chất của phƣơng pháp dùng dầu thay thế, nguyên lý hoạt động của hệ thống và ƣu, nhƣợc điểm của phƣơng pháp. b. Phƣơng pháp gia nhiệt đƣờng ống Khác với phƣơng pháp dùng dầu thay thế, phƣơng pháp gia nhiệt bằng đƣờng ống không cần phải đƣa dầu thô ra khỏi đƣờng ống ôsau mỗi lần nhập mà dùng các biện pháp khác nhau nâng nhiệt độ dầu thô luôn cao hơn nhiệt độ điểm đông đặc của dầu thô, nhờ đó giải quyết đƣợc vấn đề đông đặc của dầu thô trên đƣờng ống sau mỗi lần nhập. Có nhiều phƣơng pháp để gia nhiệt đƣờng ống nhƣ dùng hơi nƣớc, điện,... Tuy nhiên, không phải phƣơng pháp nào cũng thích hợp cho quá trình gia nhiệt đƣờng ống dƣới biển. Gia nhiệt bằng hơi Gia nhiệt bằng hơi dƣờng ống là phƣơng pháp truyền thống. Có nhiều kết cấu gia nhiệt đƣờng ống bằng hơi nhƣ kiểu ống lồng ống điển hình hay kiểu sử dụng ống gia nhiệt riêng biệt. Tuy nhiên, phƣơng pháp gia nhiệt bằng hơi chỉ thích hợp cho gia nhiệt các đƣờng ống trên bờ và có chiều dài đƣờng ống ngắn. Gia nhiệt đƣờng ống ngầm dƣới biến bằng hơi với công nghệ hiện tại không khả thi: áp suất hơi cần lớn do đƣờng ống dài, vấn đề thu hồi nƣớc ngƣng gặp khó khăn, tổn thất áp suất, nhiệt độ hơi rất lớn. Chính vì vậy, phƣơng pháp gia nhiệt đƣờng ống bằng hơi không đƣợc áp dụng cho các đƣờng ống ngầm dẫn dầu thô mà chỉ đƣợc áp dụng gia nhiệt cho các phần đƣờng ống trên bờ. Gia nhiệt bằng điện Gia nhiệt đƣờng ống bằng điện nhìn chung có cấu tạo đơn giản hơn. Trong thực tế, hiện nay, ngƣời ta sử dụng hai phƣơng pháp chính để gia nhiệt đƣờng ống là gia nhiệt đƣờng ống bằng dây điện trở truyền thống và phƣơng dùng dòng điện bề mặt cao áp. Phƣơng pháp gia nhiệt bằng dòng điện bề mặt cao áp 23 Phƣơng pháp gia nhiệt đƣờng ống bằng dòng điện bề mặt cao áp đƣợc áp dụng rất phổ biến hiện nay vì có nhiều ƣu điểm nhƣ độ tin cậy cao, hoạt động ốn định. Các dƣờng ống dẫn dầu thƣờng sử dụng phƣơng pháp gia nhiệt này. Đây là phƣơng pháp gia nhiệt còn ít đƣợc đề cập ở Việt Nam mặc dù đã đƣợc ứng dụng rộng rãi trên thế giới. Trƣớc hết, giáo viên cần phải phân tích, giải thích để học viên hiểu đƣợc nguyên lý của quá trình gia nhiệt đƣờng ống bằng dòng điện bề mặt cao áp và bƣớc tiếp theo là ứng dụng của phƣơng pháp này trong gia nhiệt đƣờng ống trong lĩnh vực dầu khí. Cần minh hoạ nguyên lý hoạt động phƣơng pháp gia nhiệt bằng dòng điện bề mặt cao áp.nhƣ các hình vẽ H- 7A và H-7B trong giáo trình. Để học viên nhận thức đƣợc sâu sắc vấn đề, nhìn nhận đúng những điểm mạnh yếu, điều kiện áp dụng, giáo viên cần tiến hành phân tích những ƣu nhƣợc điểm của phƣơng pháp gia nhiệt này với các phƣơng pháp khác, đặc biệt là khi áp dụng phƣơng pháp gia nhiệt này để giải quyết vấn đề đông đặc của dầu thô trong hệ thống đƣờng ống nhập dầu của nhà máy. Các ƣu điểm của phƣơng pháp này so với phƣơng pháp sử dụng dầu thay thế cần nhấn mạnh là: Độ tin cậy vận hành cao, cho phép khôi phục lại hệ thống đƣờng ống nhƣ ban đầu nếu xảy ra hiện tƣợng đông đặc dầu trong đƣờng ống khi có sự cố bất khả kháng xảy ra (điều mà phƣơng pháp dùng dầu thay thế không thể có đƣợc); đầu tƣ ban đầu thấp do chỉ sử dụng một đƣờng ống duy nhất. Tuy nhiên, phƣơng pháp này cũng có nhƣợc điểm là chi phí vận hành cao, vấn đề bảo đảm an toàn lao động phải quan tâm ở mức độ rất cao do sử dụng nguồn điện cao áp. GIáo viên cần lấy các ví dụ minh hoạ cho sự phát triển của phƣơng pháp gia nhiệt này trong thực tế ( tỷ lệ đƣờng ống sử dụng, tổng chiều dài đƣờng ống áp dụng phƣơng pháp gia nhiệt này,...). Phƣơng pháp gia nhiệt bằng điện truyền thống Phƣơng pháp gia nhiệt bằng điện truyền thống là sử dụng các dây điện trở để gia nhiệt trực tiếp đƣờng ống. Phƣơng pháp này không có gì đặc biệt, ngoại trừ những cải tiến về các dây điện trở để đảm bảo độ tin cậy hoạt động của hệ thống. Hiện nay phƣơng pháp này ngày càng ít sử dụng trong lĩnh vực dầu khí do bất cập về nguồn nhiệt và độ tin cậy hoạt động của hệ thống. Phƣơng pháp gia nhiệt này cũng không đƣợc sử dụng để gia nhiệt đƣờng ống dẫn dầu thô dƣới biển để giải quyết vấn đề đông đặc của dầu thô. 2.2.2.3. Bể chứa dầu thô 24 Bể chứa dầu thô không chỉ có chức năng đơn thuần là tàng trữ dầu cho nhà máy mà còn có nhiệm vụ xử lý sơ bộ dầu thô (tách nƣớc) và trong một số trƣờng hợp đặc biệt còn giữ vai trò tàng trữ các sản phẩm trung gian (chứa cặn chƣng cất khí quyển trong trƣờng hợp phân xƣởng cracking gặp sự cố dài ngày). Mục đích chính của phần này là giáo viên cần truyền đạt cho học viên vai trò nhiệm vụ của khu bể chứa dầu thô, phƣơng pháp cơ bản để xác định thể tích bể chứa dầu và cấu tạo sơ bộ một bể chứa điển hình. Khu bể chứa dầu thô phải đƣợc đặt tại các vị trí thuận lợi cho nhập dầu đồng thời phù hợp với dòng công nghệ của toàn nhà máy để tiết kiệm đƣờng ống và hạn chế tổn thất năng lƣợng. Ngoài việc xác định tổng thể tích của bể chứa khu bể chứa dầu thô thích hợp, giáo viên cần giới thiệu cho học viên nguyên tắc để xác định số lƣợng bể chứa tối thiểu để đảm bảo sự hoạt động linh động của nhà máy nhƣ số lƣợng bể chứa phải đảm bảo sao cho trong quá trình nhập không xảy ra tình trạng xuất/nhập trong cùng một bể làm ảnh hƣởng đến quá trình chế biến và quản lý. 2.2.THẢO LUẬN NHÓM Mục đích của hoạt động thảo luận nhóm trong bài học này là nhằm giúp học viên thêm một kênh thu nhận kiến thức thông qua trao đổi các vấn đề khó trong bài học hoặc những vấn đề mà học sinh chƣa hiểu. Giáo viên cần phải định hƣớng sơ bộ nội dung để cho từng nhóm thảo luận. Một phần nội dung thảo luận sẽ do các học viên tự nêu vấn đề liên quan đến những kiến thức mà họ thấy cần phải trao đổi. Các nội dung cần đƣợc thảo luận nhóm trong bài học này là các vấn đề: - Sơ đồ chi tiết đƣờng ống, van của một hệ thống nhập dầu thô qua cảng nhập dầu thô một điểm neo (SPM), nguyên lý hoạt động của hệ thống; - Cấu tạo chi tiết của một số bộ phận trong hệ thống nhập dầu thô nhƣ phao neo, ống thu gom (PLEM), phƣơng pháp bảo ôn đƣờng ống,... - Thảo luận về chức năng của một số bộ phận trong bể chứa dầu thô nhƣ hệ thống đo mức, hệ thống kiểm soát mức,... - Phƣơng pháp gia nhiệt trong các bể chứa dầu thô, phƣơng pháp lấy mẫu, thiết bị đo mức. Ngoài các chủ đề gợi ý cho học viên thảo luận nêu trên, giáo viên có thể phát huy tính tự chủ của học viên trong vấn đề tự nghiên cứu các chủ đề thảo luận. Giáo viên có thể tham gia một số buối thảo luận để giúp học viên giải đáp các vấn đề khó và tạo lập thói quen trong các buổi thảo luận ban đầu. 25 2.3. TỰ NGHIÊN CỨU TÀI LIỆU Mặc dù các kiến thức trong giáo trình và các kiến thức mở rộng của giáo viên trong quá trình giảng dạy về cơ bản đáp ứng đƣợc những yêu cầu đặt ra, tuy nhiên, do khuôn khổ quy định về thời lƣợng, không thể tất cả các vấn đề liên quan đến việc trang bị kiến thức cho học viên đều đƣợc thâu tóm trong giáo trình và bài giảng của giáo viên. Mặt khác, trong ngành chế biến dầu khí, do yêu cầu của thực tế, công nghệ mới không ngừng đƣợc nghiên cứu và phát triển. Vì vậy, vấn đề cập nhật các thông tin mới cũng nhƣ đào sâu các kiến thức ngoài thời gian trên lớp