2025年空分高級(jí)工考試題及答案一、填空題（每題2分，共20分）1.空分裝置中，空氣經(jīng)過(guò)壓縮后溫度升高，通常采用______來(lái)降低空氣溫度，以提高后續(xù)分離過(guò)程的效率。答案：冷卻器解析：空氣壓縮后溫度升高，冷卻器能利用冷卻介質(zhì)（如水）帶走熱量，降低空氣溫度，使空氣狀態(tài)更利于后續(xù)的分離操作，比如減少對(duì)設(shè)備的熱損傷，同時(shí)也有助于提高精餾效果等。2.分子篩吸附器在空分流程中的主要作用是吸附空氣中的______、______和______等雜質(zhì)。答案：水分、二氧化碳、乙炔解析：水分會(huì)在低溫設(shè)備中凍結(jié)，堵塞管道和設(shè)備；二氧化碳在低溫下會(huì)形成干冰，同樣會(huì)造成堵塞；乙炔是易燃易爆物質(zhì)，在液氧中積聚可能引發(fā)爆炸，分子篩吸附器能有效去除這些雜質(zhì)，保證空分裝置的安全穩(wěn)定運(yùn)行。3.透平膨脹機(jī)是利用______原理，使氣體在膨脹過(guò)程中對(duì)外做功，從而降低氣體溫度。答案：絕熱膨脹解析：絕熱膨脹過(guò)程中，氣體與外界沒(méi)有熱量交換，氣體通過(guò)膨脹對(duì)外做功，消耗自身的內(nèi)能，導(dǎo)致溫度降低。透平膨脹機(jī)就是基于這一原理實(shí)現(xiàn)制冷，為低溫空分裝置提供冷量。4.精餾塔內(nèi)氣液兩相的傳熱傳質(zhì)過(guò)程是在______上進(jìn)行的，其效率直接影響精餾效果。答案：塔板（或填料）解析：在板式精餾塔中，塔板提供了氣液兩相接觸的場(chǎng)所，氣液在塔板上進(jìn)行充分的傳熱和傳質(zhì)；在填料精餾塔中，填料則起到同樣的作用，增大了氣液接觸面積，促進(jìn)傳熱傳質(zhì)過(guò)程，提高精餾效率。5.液氧中的乙炔含量是一個(gè)重要的安全指標(biāo)，一般要求液氧中乙炔含量不超過(guò)______ppm。答案：0.1解析：乙炔在液氧中積聚容易引發(fā)爆炸，嚴(yán)格控制液氧中乙炔含量在0.1ppm以下，能有效降低爆炸風(fēng)險(xiǎn)，確?？辗盅b置的安全運(yùn)行。6.空分裝置啟動(dòng)階段，主冷的冷卻順序是先冷卻______，再冷卻______。答案：下塔、上塔解析：先冷卻下塔，使下塔達(dá)到一定的低溫狀態(tài)，為空氣的初步精餾創(chuàng)造條件。然后再冷卻上塔，實(shí)現(xiàn)氧、氮等組分的進(jìn)一步分離。這樣的冷卻順序有助于整個(gè)精餾過(guò)程的順利進(jìn)行。7.壓縮機(jī)的喘振是一種不穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)壓縮機(jī)的流量______某一臨界值時(shí)，就可能發(fā)生喘振。答案：小于解析：當(dāng)壓縮機(jī)流量小于臨界值時(shí)，氣體在壓縮機(jī)內(nèi)的流動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變，出現(xiàn)氣流倒流和漩渦等現(xiàn)象，導(dǎo)致壓縮機(jī)的壓力和流量劇烈波動(dòng)，即發(fā)生喘振。喘振會(huì)對(duì)壓縮機(jī)造成嚴(yán)重?fù)p壞，因此要避免壓縮機(jī)在喘振區(qū)域運(yùn)行。8.空分裝置中，氬餾分一般從______引出，其含氬量約為_(kāi)_____%。答案：上塔中部、8-12解析：上塔中部的氣液組成適合提取氬餾分，該區(qū)域的氬含量在8-12%左右。從這里引出氬餾分，經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的分離和提純，可以得到高純度的氬氣產(chǎn)品。9.分子篩再生過(guò)程包括______、______和______三個(gè)階段。答案：加熱、冷吹、充壓解析：加熱階段是利用高溫氣體將吸附在分子篩上的雜質(zhì)解吸出來(lái)；冷吹階段則是用低溫氣體將分子篩冷卻到合適的溫度，恢復(fù)其吸附能力；充壓階段是使分子篩吸附器內(nèi)的壓力達(dá)到正常工作壓力，為下一次吸附做好準(zhǔn)備。10.空分裝置的能耗主要包括______能耗、______能耗和______能耗等。答案：壓縮、制冷、加熱解析：壓縮能耗是用于壓縮空氣，提高空氣壓力；制冷能耗是為了獲得低溫環(huán)境，實(shí)現(xiàn)氣體的分離；加熱能耗主要用于分子篩再生等過(guò)程。降低這些能耗是提高空分裝置經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵。二、選擇題（每題3分，共30分）1.空分裝置中，空氣凈化系統(tǒng)的主要作用是（）A.去除空氣中的灰塵和水分B.去除空氣中的二氧化碳和乙炔C.去除空氣中的所有雜質(zhì)D.以上都是答案：D解析：空氣凈化系統(tǒng)通過(guò)過(guò)濾器去除灰塵，通過(guò)分子篩吸附器去除水分、二氧化碳和乙炔等雜質(zhì)，目的是去除空氣中的所有可能影響空分裝置安全和正常運(yùn)行的雜質(zhì)，所以選D。2.透平膨脹機(jī)的效率主要取決于（）A.膨脹比B.進(jìn)氣溫度C.轉(zhuǎn)速D.以上都是答案：D解析：膨脹比影響氣體膨脹過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)換；進(jìn)氣溫度不同，氣體的內(nèi)能不同，會(huì)影響膨脹機(jī)的制冷效果和效率；轉(zhuǎn)速也會(huì)對(duì)膨脹機(jī)的工作效率產(chǎn)生影響，合適的轉(zhuǎn)速能使膨脹機(jī)在最佳工況下運(yùn)行，所以以上因素都對(duì)透平膨脹機(jī)的效率有影響，選D。3.精餾塔的回流比是指（）A.塔頂回流量與塔頂產(chǎn)品量之比B.塔底回流量與塔底產(chǎn)品量之比C.塔頂回流量與進(jìn)料量之比D.塔底回流量與進(jìn)料量之比答案：A解析：回流比是精餾操作中的一個(gè)重要參數(shù)，它定義為塔頂回流量與塔頂產(chǎn)品量之比。合適的回流比能保證精餾塔的分離效果和產(chǎn)品質(zhì)量，所以選A。4.液氧泵的作用是（）A.提高液氧的壓力B.輸送液氧C.防止液氧汽化D.以上都是答案：D解析：液氧泵一方面可以提高液氧的壓力，滿足后續(xù)工藝對(duì)液氧壓力的要求；另一方面能夠?qū)⒁貉鯊囊粋€(gè)位置輸送到另一個(gè)位置；同時(shí)，通過(guò)提高壓力等方式可以防止液氧在輸送過(guò)程中汽化，保證液氧的穩(wěn)定輸送，所以選D。5.空分裝置中，主冷液位過(guò)高會(huì)導(dǎo)致（）A.氧純度下降B.氮純度下降C.上塔阻力增大D.以上都是答案：D解析：主冷液位過(guò)高，會(huì)使液氧淹沒(méi)部分塔板或填料，影響氣液傳質(zhì)效果，導(dǎo)致氧純度下降；同時(shí)也會(huì)影響氮的分離，使氮純度下降；還會(huì)增加上塔的阻力，影響整個(gè)精餾塔的正常運(yùn)行，所以選D。6.分子篩吸附器的吸附周期一般為（）A.2-4小時(shí)B.4-6小時(shí)C.6-8小時(shí)D.8-10小時(shí)答案：B解析：分子篩吸附器的吸附周期通常為4-6小時(shí)，在這個(gè)時(shí)間內(nèi)，分子篩能夠充分吸附空氣中的雜質(zhì)。超過(guò)這個(gè)時(shí)間，分子篩的吸附能力會(huì)下降，需要進(jìn)行再生操作，所以選B。7.壓縮機(jī)的排氣溫度過(guò)高可能是由于（）A.進(jìn)氣溫度過(guò)高B.壓縮比過(guò)大C.冷卻效果不好D.以上都是答案：D解析：進(jìn)氣溫度高會(huì)使壓縮過(guò)程的起始溫度升高，導(dǎo)致排氣溫度升高；壓縮比過(guò)大，氣體被壓縮的程度增加，內(nèi)能增加，溫度也會(huì)升高；冷卻效果不好，無(wú)法有效帶走壓縮過(guò)程中產(chǎn)生的熱量，同樣會(huì)使排氣溫度過(guò)高，所以選D。8.氬塔的操作要點(diǎn)是（）A.控制氬餾分的流量和組成B.控制液空的純度C.控制粗氬塔的回流比D.以上都是答案：D解析：控制氬餾分的流量和組成是保證氬塔正常運(yùn)行和氬產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵；液空的純度會(huì)影響氬餾分的組成，進(jìn)而影響氬塔的分離效果；粗氬塔的回流比合適與否直接關(guān)系到氬的提純效果，所以以上都是氬塔的操作要點(diǎn)，選D。9.空分裝置停車時(shí)，應(yīng)先停止（）A.空氣壓縮機(jī)B.膨脹機(jī)C.液氧泵D.分子篩吸附器答案：A解析：停車時(shí)先停止空氣壓縮機(jī)，停止向空分裝置輸送空氣，避免后續(xù)流程繼續(xù)進(jìn)行不必要的操作。然后再依次停止膨脹機(jī)、液氧泵等設(shè)備，最后對(duì)分子篩吸附器等進(jìn)行相應(yīng)處理，所以選A。10.空分裝置中，氧產(chǎn)量的調(diào)節(jié)主要通過(guò)調(diào)節(jié)（）來(lái)實(shí)現(xiàn)。A.空氣量B.膨脹量C.回流比D.以上都是答案：D解析：調(diào)節(jié)空氣量可以改變進(jìn)入空分裝置的原料量，從而影響氧產(chǎn)量；膨脹量的變化會(huì)影響制冷量和精餾工況，進(jìn)而影響氧產(chǎn)量；回流比的調(diào)整能改變精餾塔內(nèi)的氣液傳質(zhì)情況，對(duì)氧產(chǎn)量也有影響，所以以上方法都可以用于調(diào)節(jié)氧產(chǎn)量，選D。三、判斷題（每題2分，共20分）1.空分裝置中，只要分子篩吸附器正常工作，就可以完全去除空氣中的所有雜質(zhì)。（×）解析：分子篩吸附器雖然能去除空氣中的水分、二氧化碳、乙炔等主要雜質(zhì)，但無(wú)法完全去除所有雜質(zhì)，比如一些微量的其他碳?xì)浠衔锏瓤赡苋詴?huì)存在，所以該說(shuō)法錯(cuò)誤。2.透平膨脹機(jī)的轉(zhuǎn)速越高，制冷量就越大。（×）解析：透平膨脹機(jī)的制冷量不僅與轉(zhuǎn)速有關(guān)，還與進(jìn)氣壓力、溫度、膨脹比等多種因素有關(guān)。在一定范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)速升高可能會(huì)使制冷量增加，但超過(guò)一定限度，可能會(huì)出現(xiàn)其他問(wèn)題，如效率下降等，所以不能簡(jiǎn)單地認(rèn)為轉(zhuǎn)速越高制冷量就越大，該說(shuō)法錯(cuò)誤。3.精餾塔的塔板數(shù)越多，分離效果就越好。（√）解析：塔板數(shù)越多，氣液兩相在塔內(nèi)的接觸次數(shù)就越多，傳熱傳質(zhì)過(guò)程就越充分，精餾塔的分離效果也就越好，所以該說(shuō)法正確。4.液氧泵在啟動(dòng)前不需要進(jìn)行預(yù)冷。（×）解析：液氧泵啟動(dòng)前必須進(jìn)行預(yù)冷，使泵體溫度降到與液氧溫度相近，避免因溫度差異過(guò)大導(dǎo)致泵體損壞和液氧汽化等問(wèn)題，所以該說(shuō)法錯(cuò)誤。5.空分裝置的主冷液位過(guò)低會(huì)導(dǎo)致氧純度下降。（√）解析：主冷液位過(guò)低，會(huì)使液氧蒸發(fā)量不足，氣液傳質(zhì)不充分，導(dǎo)致氧純度下降，所以該說(shuō)法正確。6.壓縮機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，只要出口壓力穩(wěn)定，就不會(huì)發(fā)生喘振。（×）解析：喘振不僅與出口壓力有關(guān)，還與流量密切相關(guān)。即使出口壓力穩(wěn)定，但如果流量小于臨界值，仍然可能發(fā)生喘振，所以該說(shuō)法錯(cuò)誤。7.氬塔的粗氬塔主要是去除氬餾分中的氧。（√）解析：粗氬塔的主要作用是將氬餾分中的氧進(jìn)一步去除，提高氬的純度，為后續(xù)精氬塔的提純做準(zhǔn)備，所以該說(shuō)法正確。8.分子篩吸附器再生時(shí)，加熱氣體的溫度越高越好。（×）解析：加熱氣體溫度過(guò)高可能會(huì)損壞分子篩，影響其吸附性能和使用壽命。應(yīng)該控制在合適的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行再生，所以該說(shuō)法錯(cuò)誤。9.空分裝置停車后，不需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行置換。（×）解析：空分裝置停車后，設(shè)備內(nèi)可能殘留有易燃易爆等危險(xiǎn)氣體，為了安全起見(jiàn)，需要用氮?dú)獾榷栊詺怏w進(jìn)行置換，將危險(xiǎn)氣體排出，所以該說(shuō)法錯(cuò)誤。10.空分裝置中，氧純度和氮純度可以同時(shí)達(dá)到最高。（×）解析：在空分裝置的精餾過(guò)程中，氧和氮的分離是相互關(guān)聯(lián)的。提高氧純度往往會(huì)使氮純度降低，反之亦然，很難同時(shí)使氧純度和氮純度達(dá)到最高，所以該說(shuō)法錯(cuò)誤。四、簡(jiǎn)答題（每題10分，共20分）1.簡(jiǎn)述空分裝置中分子篩吸附器的工作原理和再生過(guò)程。工作原理：分子篩吸附器是利用分子篩對(duì)不同分子的吸附選擇性來(lái)工作的。分子篩具有均勻的微孔結(jié)構(gòu)，其孔徑大小與被吸附分子的大小相近。在吸附過(guò)程中，空氣中的水分、二氧化碳、乙炔等雜質(zhì)分子被分子篩吸附在其微孔表面，而氧氣、氮?dú)獾确肿觿t可以通過(guò)，從而實(shí)現(xiàn)空氣的凈化。再生過(guò)程：-加熱階段：利用高溫氣體（一般為加熱后的污氮?dú)猓┩ㄈ敕肿雍Y吸附器，使吸附在分子篩上的雜質(zhì)分子獲得足夠的能量，從分子篩的微孔中解吸出來(lái)，隨著氣流排出吸附器。-冷吹階段：用低溫的污氮?dú)馔ㄈ胛狡?，將分子篩冷卻到合適的溫度，恢復(fù)其吸附能力。冷吹過(guò)程可以去除加熱階段殘留的熱量，使分子篩達(dá)到穩(wěn)定的吸附狀態(tài)。-充壓階段：在冷吹結(jié)束后，用空氣緩慢對(duì)吸附器進(jìn)行充壓，使其壓力達(dá)到正常工作壓力，為下一次吸附做好準(zhǔn)備。2.分析空分裝置中主冷液位波動(dòng)的原因及處理方法。原因：-空氣量波動(dòng)：空氣量的變化會(huì)影響進(jìn)入上塔和下塔的氣量，從而改變主冷的熱負(fù)荷，導(dǎo)致主冷液位波動(dòng)。-膨脹量變化：膨脹量的增減會(huì)影響制冷量，使主冷的液氧蒸發(fā)和冷凝情況發(fā)生變化，引起液位波動(dòng)。-精餾工況不穩(wěn)定：如回流比不合適、塔板效率下降等，會(huì)影響精餾塔內(nèi)的氣液傳質(zhì)過(guò)程，導(dǎo)致主冷液位波動(dòng)。-液氧泵故障：液氧泵工作不正常，會(huì)影響液氧的排出量，使主冷液位發(fā)生變化。-儀表故障：液位計(jì)等儀表出現(xiàn)故障，可能會(huì)給出錯(cuò)誤的液位指示，造成液位波動(dòng)的假象。處理方法：-穩(wěn)定空氣量：調(diào)整空氣壓縮機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，使進(jìn)入空分裝置的空氣量穩(wěn)定在合適的范圍內(nèi)。-調(diào)整膨脹量：根據(jù)制冷需求和精餾工況，合理調(diào)整膨脹機(jī)的膨脹量，保持制冷量的穩(wěn)定。-優(yōu)化精餾工況：檢查和調(diào)整回流比等參數(shù)，確保精餾塔內(nèi)的氣液傳質(zhì)正常進(jìn)行。-檢查液氧泵：對(duì)液氧泵進(jìn)行檢查和維護(hù)，確保其正常運(yùn)行，保證液氧的排出量穩(wěn)定。-檢查儀表：對(duì)液位計(jì)等儀表進(jìn)行檢查和校準(zhǔn)，確保液位指示的準(zhǔn)確性。如果是儀表故障，及時(shí)進(jìn)行修復(fù)或更換。五、計(jì)算題（10分）已知某空分裝置的空氣進(jìn)氣量為50000m3/h（