2025空分技術(shù)試題及答案一、選擇題（每題2分，共30分）1.空分裝置中，空氣預(yù)冷系統(tǒng)的主要作用是（）。A.降低空氣溫度，減少水分含量B.提高空氣壓力C.增加空氣含氧量D.去除空氣中的灰塵答案：A。空氣預(yù)冷系統(tǒng)通過冷卻空氣，降低其溫度，使其中的部分水汽冷凝析出，從而減少空氣進入后續(xù)系統(tǒng)的水分含量，減輕純化系統(tǒng)的負擔(dān)。而提高空氣壓力是壓縮機的作用；增加空氣含氧量不是預(yù)冷系統(tǒng)的功能；去除空氣中灰塵一般是空氣過濾器的作用。2.分子篩吸附器對空氣中的水分、二氧化碳和乙炔的吸附順序是（）。A.水分＞二氧化碳＞乙炔B.二氧化碳＞水分＞乙炔C.乙炔＞二氧化碳＞水分D.水分＞乙炔＞二氧化碳答案：A。分子篩對不同物質(zhì)的吸附能力不同，一般來說，對水分的吸附能力最強，其次是二氧化碳，最后是乙炔。這是由它們的分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)決定的，水分子極性較強，更容易被分子篩吸附。3.透平膨脹機的主要作用是（）。A.壓縮空氣B.制冷C.輸送氣體D.分離氣體答案：B。透平膨脹機是利用壓縮氣體在膨脹過程中對外做功，使氣體的內(nèi)能降低，溫度大幅度下降，從而達到制冷的目的。壓縮空氣是壓縮機的功能；輸送氣體一般由風(fēng)機等設(shè)備完成；分離氣體是精餾塔等設(shè)備的作用。4.在空分精餾塔中，精餾的實質(zhì)是（）。A.多次部分蒸發(fā)和部分冷凝B.一次部分蒸發(fā)和部分冷凝C.多次全蒸發(fā)和全冷凝D.一次全蒸發(fā)和全冷凝答案：A。精餾是利用混合物中各組分沸點的差異，通過多次部分蒸發(fā)和部分冷凝，使混合物得到分離提純。一次部分蒸發(fā)和部分冷凝不能達到很好的分離效果；全蒸發(fā)和全冷凝不符合精餾的實際過程。5.空分裝置中，液氧中的乙炔含量一般要求控制在（）以下。A.0.1ppmB.1ppmC.10ppmD.100ppm答案：B。乙炔在液氧中具有爆炸危險，為了保證空分裝置的安全運行，液氧中的乙炔含量一般要求控制在1ppm以下。6.空氣壓縮機的排氣壓力一般根據(jù)（）來確定。A.空分裝置的精餾塔壓力B.空氣的流量C.空氣的溫度D.空氣的濕度答案：A。空氣壓縮機的排氣壓力主要是為了滿足空分裝置精餾塔的壓力要求，以保證精餾過程的正常進行。空氣的流量、溫度和濕度對壓縮機的運行有一定影響，但不是確定排氣壓力的主要依據(jù)。7.空分裝置中，氬餾分一般從（）提取。A.下塔底部B.下塔頂部C.上塔中部D.上塔底部答案：C。氬餾分是提取氬氣的原料氣，一般從空分上塔中部提取，因為這里的氬含量相對較高，且氧、氮含量符合后續(xù)氬提取的要求。8.分子篩吸附器的再生過程包括（）。A.加熱、冷吹B.冷卻、熱吹C.吸附、解吸D.加壓、減壓答案：A。分子篩吸附器再生時，先通過加熱使吸附在分子篩上的雜質(zhì)解吸，然后用冷氣體進行冷吹，將解吸出的雜質(zhì)帶走，使分子篩恢復(fù)吸附能力。冷卻、熱吹順序錯誤；吸附、解吸是整個吸附過程的兩個階段，不是再生過程的表述；加壓、減壓不是分子篩再生的主要步驟。9.空分裝置的啟動過程中，首先要進行的是（）。A.空氣壓縮機啟動B.預(yù)冷系統(tǒng)啟動C.分子篩吸附器啟動D.透平膨脹機啟動答案：A。在空分裝置啟動時，首先要啟動空氣壓縮機，將空氣壓縮到一定壓力，為后續(xù)的預(yù)冷、純化、制冷等過程提供氣源。10.空分裝置中，上塔的壓力一般（）下塔的壓力。A.高于B.低于C.等于D.不確定答案：B。上塔的壓力一般低于下塔的壓力，這樣才能形成精餾所需的壓力差，使氣體在塔內(nèi)實現(xiàn)多次部分蒸發(fā)和部分冷凝，達到分離的目的。11.液氧泵的作用是（）。A.輸送液氧B.提高液氧壓力C.使液氧汽化D.儲存液氧答案：B。液氧泵的主要作用是提高液氧的壓力，以便將液氧輸送到需要的地方，如液氧貯槽或其他用氧設(shè)備。輸送液氧只是其功能的一部分；使液氧汽化不是液氧泵的主要作用；儲存液氧是液氧貯槽的功能。12.空分裝置中，對潤滑油的要求不包括（）。A.良好的潤滑性B.高的閃點C.低的粘度D.良好的抗氧化性答案：C。空分裝置中，潤滑油需要有良好的潤滑性，以減少設(shè)備部件的磨損；高的閃點可以保證在高溫環(huán)境下使用的安全性；良好的抗氧化性可以延長潤滑油的使用壽命。而潤滑油的粘度需要根據(jù)設(shè)備的要求來選擇，不是越低越好。13.空分裝置的正常運行中，對氧氣純度的分析一般采用（）。A.化學(xué)分析法B.熱導(dǎo)分析法C.電化學(xué)分析法D.色譜分析法答案：C。電化學(xué)分析法具有快速、準確、靈敏等優(yōu)點，常用于空分裝置中氧氣純度的在線分析?；瘜W(xué)分析法操作復(fù)雜、分析時間長；熱導(dǎo)分析法一般用于分析混合氣體中組分的含量，但對氧氣純度分析的準確性不如電化學(xué)分析法；色譜分析法主要用于分析復(fù)雜混合氣體的成分。14.空分裝置中，膨脹機的絕熱效率越高，說明（）。A.膨脹機的制冷量越大B.膨脹機的功耗越大C.膨脹機的泄漏越大D.膨脹機的性能越差答案：A。膨脹機的絕熱效率越高，意味著在膨脹過程中，氣體的能量轉(zhuǎn)化越有效，對外做功越多，制冷量也就越大。絕熱效率高時，功耗相對較低；泄漏大則會降低絕熱效率；絕熱效率高說明膨脹機性能越好。15.空分裝置的停車步驟中，最后進行的是（）。A.停止空氣壓縮機B.停止預(yù)冷系統(tǒng)C.停止分子篩吸附器D.停止液氧泵答案：D。在空分裝置停車時，首先停止空氣壓縮機，然后依次停止預(yù)冷系統(tǒng)、分子篩吸附器等，最后停止液氧泵，以保證裝置的安全停車。二、填空題（每題2分，共20分）1.空分裝置的主要產(chǎn)品有氧氣、氮氣和______。答案：氬氣?？辗盅b置通過空氣分離可以得到氧氣、氮氣和氬氣等產(chǎn)品。2.空氣的主要成分是氮氣和______，它們的體積分數(shù)分別約為78%和21%。答案：氧氣?？諝馐且环N混合氣體，主要由氮氣和氧氣組成，此外還有少量的二氧化碳、稀有氣體等。3.分子篩吸附器的吸附容量與溫度和______有關(guān)。答案：壓力。一般來說，溫度越低、壓力越高，分子篩的吸附容量越大。4.透平膨脹機的轉(zhuǎn)速一般通過______來調(diào)節(jié)。答案：噴嘴開度。通過調(diào)節(jié)噴嘴開度，可以改變進入膨脹機的氣體流量和速度，從而調(diào)節(jié)膨脹機的轉(zhuǎn)速。5.空分精餾塔中，回流比是指______與塔頂產(chǎn)品量之比。答案：回流量?；亓鞅仁蔷s操作中的一個重要參數(shù)，對精餾塔的分離效果有很大影響。6.液氧的密度比氣氧的密度______。答案：大。液氧是氧氣的液態(tài)形式，其分子間距離比氣氧小，所以密度比氣氧大。7.空分裝置中，空氣過濾器的主要作用是去除空氣中的______。答案：灰塵和機械雜質(zhì)?？諝膺^濾器可以防止灰塵和機械雜質(zhì)進入后續(xù)設(shè)備，保護設(shè)備的正常運行。8.氬提取系統(tǒng)中，粗氬塔的作用是初步分離______和氬氣。答案：氧氣。粗氬塔通過精餾作用，初步將氧氣和氬氣分離，得到含氬量較高的粗氬氣。9.空分裝置的啟動過程中，冷卻階段的主要任務(wù)是使設(shè)備和管道溫度______。答案：降低。冷卻階段通過透平膨脹機等制冷設(shè)備，使空分裝置的設(shè)備和管道溫度降低到正常運行所需的低溫狀態(tài)。10.空分裝置中，安全閥的作用是在設(shè)備壓力超過規(guī)定值時______，以保證設(shè)備安全。答案：自動開啟泄壓。安全閥是一種安全保護裝置，當設(shè)備壓力超過規(guī)定值時，安全閥自動開啟，將多余的壓力釋放，防止設(shè)備因超壓而損壞。三、判斷題（每題1分，共10分）1.空分裝置中，空氣的壓縮過程是一個等溫過程。（）答案：錯誤?？諝庠趬嚎s機中壓縮時，由于壓縮過程很快，來不及與外界充分換熱，實際是一個絕熱壓縮過程，溫度會升高，不是等溫過程。2.分子篩吸附器可以吸附空氣中的所有雜質(zhì)。（）答案：錯誤。分子篩吸附器主要吸附空氣中的水分、二氧化碳和乙炔等雜質(zhì)，但不能吸附所有雜質(zhì)，如一些惰性氣體等。3.透平膨脹機在啟動時不需要進行預(yù)熱。（）答案：錯誤。透平膨脹機在啟動前需要進行預(yù)熱，以防止低溫氣體對設(shè)備造成冷沖擊，損壞設(shè)備部件。4.空分精餾塔中，下塔的精餾段主要是提高氮氣的純度。（）答案：正確。下塔的精餾段通過多次部分蒸發(fā)和部分冷凝，使上升蒸汽中的氮含量逐漸增加，從而提高氮氣的純度。5.液氧泵在運行過程中可以長時間空轉(zhuǎn)。（）答案：錯誤。液氧泵長時間空轉(zhuǎn)可能會導(dǎo)致泵體發(fā)熱、磨損加劇，甚至損壞泵的部件，所以不能長時間空轉(zhuǎn)。6.空分裝置中，氬餾分的含量是固定不變的。（）答案：錯誤。氬餾分的含量會受到空分裝置運行工況的影響，如空氣流量、精餾塔的操作參數(shù)等，不是固定不變的。7.分子篩吸附器的再生溫度越高越好。（）答案：錯誤。分子篩吸附器的再生溫度需要控制在一定范圍內(nèi)，過高的溫度可能會損壞分子篩的結(jié)構(gòu)，降低其吸附性能。8.空分裝置的啟動時間越短越好。（）答案：錯誤?？辗盅b置的啟動需要按照一定的步驟和要求進行，過快啟動可能會導(dǎo)致設(shè)備故障、參數(shù)不穩(wěn)定等問題，所以啟動時間需要合理控制。9.空分裝置中，上塔的精餾段主要是提高氧氣的純度。（）答案：正確。上塔的精餾段通過精餾作用，使下降液體中的氧含量逐漸增加，從而提高氧氣的純度。10.空分裝置的安全運行只與設(shè)備的質(zhì)量有關(guān)，與操作人員的技術(shù)水平無關(guān)。（）答案：錯誤。空分裝置的安全運行既與設(shè)備的質(zhì)量有關(guān)，也與操作人員的技術(shù)水平和操作規(guī)范密切相關(guān)。操作人員的錯誤操作可能會導(dǎo)致設(shè)備故障、安全事故等。四、簡答題（每題10分，共30分）1.簡述空分裝置中空氣預(yù)冷系統(tǒng)的工作原理。答：空氣預(yù)冷系統(tǒng)主要由空氣冷卻塔和水冷卻塔組成。其工作原理如下：壓縮后的空氣首先進入空氣冷卻塔，與從頂部噴淋而下的冷卻水直接接觸。冷卻水吸收空氣的熱量，使空氣溫度降低，同時部分水汽化，帶走大量的熱量，進一步增強了冷卻效果?？諝饫鋮s塔一般采用兩段冷卻，下段用循環(huán)水冷卻，上段用經(jīng)水冷卻塔冷卻后的低溫水冷卻，以提高冷卻效率。水冷卻塔則是利用從空分裝置出來的污氮氣或純氮氣的冷量，冷卻從空氣冷卻塔底部流出的熱水。污氮氣或純氮氣從水冷卻塔底部進入，與從上往下噴淋的熱水逆流接觸，熱水中的熱量傳遞給氮氣，使熱水溫度降低，然后再回到空氣冷卻塔循環(huán)使用。通過這種方式，空氣預(yù)冷系統(tǒng)有效地降低了空氣的溫度，減少了空氣進入后續(xù)系統(tǒng)的水分含量。2.分析分子篩吸附器在空分裝置中的重要性。答：分子篩吸附器在空分裝置中具有極其重要的作用，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：首先，去除雜質(zhì)。空氣中含有水分、二氧化碳、乙炔等雜質(zhì)，如果這些雜質(zhì)進入空分裝置的低溫系統(tǒng)，會在低溫下凍結(jié)，堵塞設(shè)備和管道，影響裝置的正常運行。分子篩吸附器可以有效地吸附這些雜質(zhì)，保證進入精餾塔的空氣純凈，為后續(xù)的分離過程提供良好的條件。其次，保證產(chǎn)品質(zhì)量。雜質(zhì)的存在會影響氧氣、氮氣等產(chǎn)品的純度，分子篩吸附器去除雜質(zhì)后，可以提高產(chǎn)品的純度和質(zhì)量，滿足用戶的需求。再者，保護設(shè)備。雜質(zhì)的積累可能會對空分裝置的設(shè)備造成腐蝕和損壞，分子篩吸附器可以減少雜質(zhì)對設(shè)備的損害，延長設(shè)備的使用壽命，降低設(shè)備的維護成本。最后，確保安全運行。乙炔等雜質(zhì)在液氧中具有爆炸危險，分子篩吸附器吸附乙炔等雜質(zhì)，可以防止爆炸事故的發(fā)生，保證空分裝置的安全運行。3.說明空分精餾塔的精餾原理。答：空分精餾塔的精餾原理基于混合物中各組分沸點的差異，通過多次部分蒸發(fā)和部分冷凝來實現(xiàn)混合物的分離。在精餾塔中，上升的蒸汽和下降的液體在塔板或填料上進行充分接觸。由于各組分的沸點不同，沸點較低的組分（如氮氣）更容易從液相中蒸發(fā)進入氣相，而沸點較高的組分（如氧氣）則更容易從氣相中冷凝進入液相。以空分下塔為例，空氣經(jīng)過壓縮、預(yù)冷和純化后進入下塔底部。在塔內(nèi)，上升的蒸汽與下降的液體不斷進行熱量和質(zhì)量交換。在精餾段，上升蒸汽中的氮含量逐漸增加，下降液體中的氧含量逐漸增加；在提餾段，下降液體中的氧含量進一步提高。通過多次這樣的部分蒸發(fā)和部分冷凝過程，下塔頂部可以得到高純度的氮氣，底部可以得到富氧液空。上塔的精餾原理與下塔類似，富氧液空和液氮分別從下塔引入上塔，在塔內(nèi)繼續(xù)進行精餾分離。最終，上塔頂部得到高純度的氮氣，底部得到高純度的氧氣。氬餾分從空分上塔中部提取，然后經(jīng)過粗氬塔和精氬塔進一步精餾，得到高純度的氬氣。五、計算題（10分）已知某空分裝置的空氣處理量為50000m3/h（標準狀態(tài)），氧氣產(chǎn)量為10000m3/h（標準狀態(tài)），氧氣純度為99.6%（體積分數(shù)），求該空分裝置的氧氣提