2025空分試題及答案一、填空題（每題2分，共30分）1.空分設(shè)備中，空氣經(jīng)壓縮、冷卻、凈化和（）后，獲得低溫環(huán)境進行精餾分離。答案：膨脹制冷解析：空氣在空分設(shè)備中，首先經(jīng)過壓縮提高壓力，冷卻降低溫度，凈化去除雜質(zhì)，然后通過膨脹制冷使空氣溫度進一步降低，達(dá)到可以進行精餾分離的低溫條件。膨脹制冷是利用氣體在膨脹過程中對外做功，內(nèi)能減少，溫度降低的原理。2.分子篩吸附器的再生方法一般有（）和（）兩種。答案：加熱再生；降壓再生解析：加熱再生是通過加熱使吸附在分子篩上的雜質(zhì)分子獲得足夠的能量，從分子篩的孔道中脫離出來，從而恢復(fù)分子篩的吸附能力。降壓再生則是利用降低壓力，使吸附質(zhì)的分壓降低，根據(jù)吸附平衡原理，吸附質(zhì)從分子篩表面解吸，實現(xiàn)再生。3.空分裝置中，精餾塔的塔板類型主要有（）、（）和（）。答案：篩板塔；浮閥塔；泡罩塔解析：篩板塔結(jié)構(gòu)簡單，氣體通過篩孔上升與液體接觸進行傳質(zhì)傳熱。浮閥塔的浮閥可隨氣體流量的變化而上下浮動，能較好地適應(yīng)不同的氣液負(fù)荷，操作彈性較大。泡罩塔的泡罩能使氣體以鼓泡的形式通過液體層，氣液接觸充分，但結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，造價較高。4.透平膨脹機的工作過程是（）過程，氣體在膨脹機中（）對外做功，溫度降低。答案：絕熱膨脹；絕熱等熵解析：透平膨脹機中氣體的膨脹過程近似為絕熱過程，即與外界沒有熱量交換。在理想情況下，這個過程是等熵的，氣體在絕熱等熵膨脹過程中，壓力降低，體積膨脹，對外做功，內(nèi)能減少，從而使溫度降低。5.空分設(shè)備中，液氧泵的作用是將液氧從（）輸送到（）。答案：液氧貯槽；使用點或汽化器解析：液氧在液氧貯槽中儲存，液氧泵的作用就是提供動力，將液氧輸送到需要使用液氧的地方，如工藝生產(chǎn)中的使用點，或者輸送到汽化器中汽化成氣態(tài)氧。6.空分裝置的冷量來源主要有（）和（）。答案：膨脹機制冷；節(jié)流效應(yīng)制冷解析：膨脹機制冷是通過氣體在膨脹機中絕熱膨脹對外做功，使氣體溫度降低，產(chǎn)生冷量。節(jié)流效應(yīng)制冷是高壓流體經(jīng)過節(jié)流閥等節(jié)流元件時，壓力降低，由于節(jié)流過程是等焓過程，流體的溫度會發(fā)生變化，一般情況下會產(chǎn)生一定的冷量。7.空氣的主要成分按體積分?jǐn)?shù)計算，氮氣約占（），氧氣約占（）。答案：78%；21%解析：這是空氣組成的基本常識，在干燥的空氣中，氮氣的體積分?jǐn)?shù)約為78%，氧氣約為21%，其余還有少量的氬氣、二氧化碳等氣體。8.空分設(shè)備中，空氣過濾器的作用是去除空氣中的（）、（）等雜質(zhì)。答案：灰塵；機械顆粒解析：空氣中含有大量的灰塵和機械顆粒等雜質(zhì)，如果不經(jīng)過過濾直接進入空分設(shè)備，會對后續(xù)的壓縮機、換熱器等設(shè)備造成磨損和堵塞，影響設(shè)備的正常運行和使用壽命。9.精餾過程的實質(zhì)是（）和（）的過程。答案：多次部分汽化；多次部分冷凝解析：在精餾塔中，液體混合物通過多次部分汽化和部分冷凝，使易揮發(fā)組分和難揮發(fā)組分不斷分離。上升的蒸汽在塔板上與下降的液體接觸，部分蒸汽冷凝，部分液體汽化，經(jīng)過多次這樣的過程，塔頂?shù)玫捷^純的易揮發(fā)組分，塔底得到較純的難揮發(fā)組分。10.空分裝置中，換熱器的類型有（）、（）和（）等。答案：板翅式換熱器；管式換熱器；繞管式換熱器解析：板翅式換熱器具有傳熱效率高、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點，在空分設(shè)備中應(yīng)用廣泛。管式換熱器結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，適用于不同壓力和溫度的場合。繞管式換熱器則具有良好的熱補償性能，常用于低溫環(huán)境。11.液空的主要成分是（）和（）。答案：液氧；液氮解析：液空是空氣經(jīng)過初步冷卻液化后得到的產(chǎn)物，其主要成分是液氧和液氮，同時還含有少量的氬等其他氣體。12.空分設(shè)備的啟動過程可分為（）、（）和（）三個階段。答案：冷卻階段；積液階段；調(diào)純階段解析：冷卻階段是將空分設(shè)備的各個部分從常溫冷卻到接近液化溫度。積液階段是在設(shè)備達(dá)到一定低溫后，開始積累液體，如液氧、液氮等。調(diào)純階段則是對積累的液體進行精餾分離，調(diào)整產(chǎn)品的純度，使其達(dá)到規(guī)定的指標(biāo)。13.空分裝置中，氬餾分一般從（）抽出，其含量范圍是氬（）、氧（）。答案：上塔中部；8%-12%；82%-92%解析：氬餾分是提取氬氣的原料氣，從精餾塔的上塔中部抽出。由于氬的沸點介于氧和氮之間，在這個位置可以得到合適含量的氬餾分，一般氬含量在8%-12%，氧含量在82%-92%。14.透平壓縮機的工作原理是通過（）的旋轉(zhuǎn)對氣體做功，使氣體的（）和（）增加。答案：葉輪；壓力；速度解析：透平壓縮機的葉輪高速旋轉(zhuǎn)，對氣體施加作用力，使氣體獲得能量，氣體的壓力和速度都增加。高速的氣體在后續(xù)的擴壓器等部件中，速度降低，壓力進一步提高。15.空分設(shè)備中，安全閥的作用是當(dāng)設(shè)備內(nèi)壓力超過規(guī)定值時，自動（），防止設(shè)備因超壓而損壞。答案：開啟排放氣體解析：安全閥是一種安全保護裝置，當(dāng)設(shè)備內(nèi)壓力超過設(shè)定的安全壓力時，安全閥自動開啟，將設(shè)備內(nèi)的氣體排放到外界，使設(shè)備內(nèi)壓力降低，從而保證設(shè)備的安全運行。二、選擇題（每題2分，共20分）1.下列哪種物質(zhì)不屬于空分設(shè)備中需要去除的雜質(zhì)（）A.水分B.二氧化碳C.氮氣D.乙炔答案：C解析：水分、二氧化碳和乙炔在空分設(shè)備中都會帶來危害，水分和二氧化碳會在低溫下凍結(jié)，堵塞管道和設(shè)備；乙炔是易燃易爆物質(zhì)，在液氧中積聚可能引發(fā)爆炸。而氮氣是空氣的主要成分之一，是需要分離和提取的產(chǎn)品，不是需要去除的雜質(zhì)。2.分子篩吸附器的吸附順序一般是（）A.水分＞二氧化碳＞乙炔B.二氧化碳＞水分＞乙炔C.乙炔＞水分＞二氧化碳D.水分＞乙炔＞二氧化碳答案：A解析：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。所以吸附順序是水分＞二氧化碳＞乙炔。3.空分設(shè)備中，膨脹機的進口溫度升高，膨脹機的制冷量（）A.增大B.減小C.不變D.不確定答案：A解析：根據(jù)膨脹機的制冷原理，膨脹機的制冷量與進出口的焓差有關(guān)。進口溫度升高，進口氣體的焓值增大，在出口壓力和膨脹比一定的情況下，進出口的焓差增大，制冷量也就增大。4.液氧泵在啟動前需要進行預(yù)冷，預(yù)冷的目的是（）A.降低泵的溫度B.排出泵內(nèi)的氣體C.使泵的材料適應(yīng)低溫環(huán)境D.以上都是答案：D解析：液氧泵預(yù)冷的目的包括降低泵的溫度，使其接近液氧的溫度，避免因溫度差過大導(dǎo)致泵體材料損壞。排出泵內(nèi)的氣體，防止氣體在泵內(nèi)形成氣阻，影響泵的正常運行。同時，讓泵的材料適應(yīng)低溫環(huán)境，保證泵在低溫下的性能穩(wěn)定。5.精餾塔的回流比增大，塔頂產(chǎn)品的純度（）A.提高B.降低C.不變D.先提高后降低答案：A解析：回流比是指塔頂回流液量與塔頂產(chǎn)品量之比。增大回流比，意味著更多的液體回流到塔內(nèi)，增加了塔內(nèi)的氣液接觸機會，使精餾過程更加充分，從而提高塔頂產(chǎn)品的純度。6.空分設(shè)備中，板翅式換熱器的翅片形式有（）A.鋸齒形翅片B.波紋形翅片C.多孔形翅片D.以上都是答案：D解析：板翅式換熱器的翅片形式有多種，鋸齒形翅片能增加流體的擾動，提高傳熱效率。波紋形翅片可以增大傳熱面積，改善流體的流動特性。多孔形翅片則具有獨特的傳熱和流動性能，它們都在板翅式換熱器中得到應(yīng)用。7.空分裝置的主冷凝蒸發(fā)器的作用是（）A.蒸發(fā)液氧B.冷凝氮氣C.實現(xiàn)氧氮的分離D.以上都是答案：D解析：主冷凝蒸發(fā)器是精餾塔的關(guān)鍵設(shè)備之一，它的一側(cè)液氧蒸發(fā)，另一側(cè)氮氣冷凝，通過這種氣液交換過程，實現(xiàn)氧氮的分離，同時為精餾塔提供上升蒸汽和下降液體。8.透平膨脹機的轉(zhuǎn)速一般（）A.較低B.中等C.較高D.不確定答案：C解析：透平膨脹機為了實現(xiàn)高效的膨脹制冷，需要高速旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速一般較高，通常在每分鐘數(shù)萬轉(zhuǎn)甚至更高。9.空分設(shè)備中，氬提取系統(tǒng)的作用是（）A.提取純氬B.提取粗氬C.提高氬的回收率D.以上都是答案：D解析：氬提取系統(tǒng)的主要作用是從空分設(shè)備中提取氬氣，首先提取粗氬，然后進一步提純得到純氬，同時通過合理的工藝設(shè)計和操作，提高氬的回收率。10.空分裝置的自動化控制系統(tǒng)主要控制的參數(shù)有（）A.溫度B.壓力C.流量D.以上都是答案：D解析：空分裝置的正常運行需要對溫度、壓力、流量等多個參數(shù)進行精確控制，自動化控制系統(tǒng)可以實時監(jiān)測這些參數(shù)，并根據(jù)設(shè)定值進行調(diào)節(jié)，保證設(shè)備的穩(wěn)定運行和產(chǎn)品質(zhì)量。三、判斷題（每題2分，共20分）1.空分設(shè)備中，空氣壓縮機的出口壓力越高越好。（×）解析：雖然提高空氣壓縮機的出口壓力可以增加制冷量和精餾效果，但過高的壓力會增加壓縮機的能耗，同時對設(shè)備的強度和密封性能要求也更高，增加設(shè)備的投資和運行成本，所以不是出口壓力越高越好。2.分子篩吸附器在吸附過程中，吸附劑的溫度會升高。（√）解析：分子篩吸附雜質(zhì)是一個放熱過程，在吸附過程中會釋放熱量，導(dǎo)致吸附劑的溫度升高。3.液氧泵在運行過程中可以長時間空轉(zhuǎn)。（×）解析：液氧泵長時間空轉(zhuǎn)可能會導(dǎo)致泵體發(fā)熱，損壞密封件和軸承等部件，同時還可能引起氣蝕現(xiàn)象，影響泵的性能和使用壽命，所以液氧泵不能長時間空轉(zhuǎn)。4.精餾塔的塔板效率越高，精餾效果越好。（√）解析：塔板效率反映了實際塔板的傳質(zhì)效果與理論塔板的接近程度，塔板效率越高，說明塔板上的氣液傳質(zhì)越充分，精餾效果也就越好。5.空分設(shè)備的冷量損失主要是由于熱交換不完全造成的。（×）解析：空分設(shè)備的冷量損失包括熱交換不完全損失、跑冷損失、液體排放損失等多種因素，熱交換不完全只是其中之一。6.透平膨脹機在啟動時不需要進行暖機。（×）解析：透平膨脹機在啟動時需要進行暖機，使膨脹機的各個部件均勻受熱，避免因溫度不均勻?qū)е虏考冃位驌p壞，同時也可以檢查膨脹機的運行狀況。7.空分裝置中，氬餾分的含量穩(wěn)定對氬提取系統(tǒng)的運行至關(guān)重要。（√）解析：氬餾分是氬提取系統(tǒng)的原料氣，其含量穩(wěn)定可以保證氬提取系統(tǒng)的精餾過程穩(wěn)定，提高氬的提取效率和產(chǎn)品質(zhì)量。8.板翅式換熱器的傳熱系數(shù)比管式換熱器低。（×）解析：板翅式換熱器具有較大的傳熱面積和良好的傳熱性能，其傳熱系數(shù)一般比管式換熱器高。9.空分設(shè)備的停車過程可以隨意進行，不需要遵循一定的順序。（×）解析：空分設(shè)備的停車過程需要遵循一定的順序，如先停止相關(guān)的壓縮機、膨脹機等設(shè)備，再進行降壓、排液等操作，否則可能會對設(shè)備造成損壞，甚至引發(fā)安全事故。10.空分裝置的產(chǎn)品純度只與精餾塔的操作有關(guān)，與其他設(shè)備無關(guān)。（×）解析：空分裝置的產(chǎn)品純度不僅與精餾塔的操作有關(guān)，還與空氣的凈化程度、換熱器的性能、膨脹機的制冷效果等多個設(shè)備和環(huán)節(jié)有關(guān)。四、簡答題（每題10分，共30分）1.簡述空分設(shè)備中分子篩吸附器的工作原理和再生過程。答：工作原理：分子篩是一種具有均勻微孔結(jié)構(gòu)的吸附劑，其微孔大小與被吸附分子的大小相當(dāng)。當(dāng)空氣通過分子篩吸附器時，空氣中的水分、二氧化碳、乙炔等雜質(zhì)分子會被吸附在分子篩的微孔表面，從而達(dá)到凈化空氣的目的。分子篩對不同分子的吸附能力不同，一般對極性分子和不飽和分子有較強的吸附作用。再生過程：分子篩吸附器在吸附一定量的雜質(zhì)后，需要進行再生以恢復(fù)其吸附能力。再生過程一般分為加熱再生和冷吹兩個階段。加熱再生是通過加熱的再生氣（通常是干燥的氮氣）通過吸附器，使吸附在分子篩上的雜質(zhì)分子獲得足夠的能量，從分子篩的微孔中脫離出來，隨再生氣排出吸附器。冷吹階段則是在加熱再生結(jié)束后，用常溫的再生氣繼續(xù)吹洗吸附器，使吸附器降溫，為下一次吸附做好準(zhǔn)備。2.分析空分設(shè)備中膨脹機效率下降的原因及解決措施。答：原因：（1）葉輪磨損：長期運行中，葉輪受到氣流中雜質(zhì)的沖刷，會導(dǎo)致葉輪表面磨損，影響葉輪的形狀和尺寸，從而降低膨脹機的效率。（2）密封泄漏：膨脹機的密封性能下降，會導(dǎo)致氣體泄漏，使膨脹機的有效做功減少，效率降低。（3）進氣參數(shù)變化：進氣溫度、壓力等參數(shù)偏離設(shè)計值，會影響膨脹機的膨脹過程，降低膨脹機的效率。（4）軸承故障：軸承磨損、潤滑不良等故障會增加膨脹機的機械損耗，導(dǎo)致效率下降。解決措施：（1）對于葉輪磨損，定期檢查葉輪的磨損情況，根據(jù)磨損程度進行修復(fù)或更換葉輪。（2）針對密封泄漏，檢查密封部件，更換損壞的密封件，確保密封性能良好。（3）控制進氣參數(shù)，使其盡量接近設(shè)計值，可通過調(diào)節(jié)壓縮機的出口參數(shù)等方式實現(xiàn)。（4）對于軸承故障，定期檢查軸承的潤滑情況，及時更換磨損的軸承，保證軸承的正常運行。3.說明空分裝置中精餾塔的操作要點和注意事項。答：操作要點：（1）控制合適的回流比：回流比是影響精餾效果的關(guān)鍵參數(shù)，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品純度要求和塔的運行狀況，合理調(diào)整回流比，以保證塔頂和塔底產(chǎn)品的純度。（2）穩(wěn)定進料量和組成