冶金气体深冷分离工中级工理论知识考试题库(附答案)

冶金气体深冷分离工中级工理论知识考试题库(附答案)一、单项选择题（共50题，每题1分）1.空气中氧气的体积含量约为（）。A.21%B.78%C.0.94%D.0.03%2.在标准大气压下，氧气的沸点是（）。A.-182.97℃B.-195.8℃C.-185.9℃D.-268.9℃3.深冷法制氧的原理是利用空气中各组分（）的不同，将它们进行分离。A.溶解度B.沸点C.密度D.活度4.空气分离装置中，为了清除空气中的水分、二氧化碳和乙炔等杂质，通常设置（）。A.吸附器B.冷凝蒸发器C.过滤器D.储槽5.分子筛纯化器中，通常使用的吸附剂是（）。A.活性氧化铝和硅胶B.活性炭和分子筛C.活性氧化铝和分子筛D.硅胶和活性炭6.在空分装置中，板翅式换热器的主要作用是（）。A.混合气体B.热量交换C.储存液体D.增加压力7.透平膨胀机是空分装置制冷的主要设备，其制冷原理是（）。A.压缩气体做功B.气体对外做功，内能降低C.节流效应D.化学反应吸热8.空分下塔的主要作用是（）。A.制取高纯度氮气B.制取高纯度氧气C.将空气初步分离为液空和液氮D.精氩制备9.上塔底部富氧液空的含氧量通常在（）左右。A.30%~38%B.95%~99%C.99.5%以上D.50%~60%10.精馏塔内，上升气体和下流液体进行（）交换，从而实现组分分离。A.热量和质B.压力和温度C.动能和势能D.速度和加速度11.空分装置启动时，为了冷却设备和积累液体，主要依靠（）。A.空压机B.透平膨胀机C.液氧泵D.水冷塔12.液氧泵在空分装置中的主要作用是（）。A.输送气氧B.将液氧增压并汽化C.输送液氮D.制取冷量13.为了防止碳氢化合物在冷凝蒸发器（主冷）中积聚而爆炸，必须定期排放（）。A.液氮B.液空C.液氧D.污氮14.空分装置中，透平膨胀机的制动方式通常采用（）。A.电力制动B.风机制动或电机制动C.液力制动D.摩擦制动15.空气经压缩后，温度升高，这部分热量通常由（）带走。A.冷却水B.氟利昂C.氮气D.膨胀空气16.分子筛吸附器再生加热通常使用（）。A.蒸汽B.电加热器C.污氮气D.原料空气17.在空分装置中，为了提高氧提取率，通常采取（）。A.增大膨胀空气量B.减小加工空气量C.设置污氮液化器或采用全精馏制氩D.降低上塔压力18.氩的沸点介于氧和氮之间，在精馏塔内，氩通常积聚在（）。A.上塔上部B.上塔中部的氩馏分处C.下塔底部D.主冷内19.全低压空分装置的流程特点是（）。A.操作压力高，能耗高B.操作压力低，利用全低压流程，换热效率高C.不需要压缩机D.只能生产气体产品20.空分装置中，主冷换热温差过大，会导致（）。A.氧气纯度提高B.氮气纯度提高C.提取率下降D.能耗降低21.透平膨胀机发生“超速”现象时，保护装置会动作，通常是指（）。A.紧急停机B.增加转速C.关闭进口阀D.打开旁通阀22.空分装置的冷损主要来源于（）。A.设备及管道的绝热保冷不良导致的跑冷B.换热器热端温差C.膨胀机效率低D.以上都是23.液氧中碳氢化合物含量超标时，应采取的措施是（）。A.加大液氧排放量B.停止液氧泵C.降低空分负荷D.增加膨胀量24.空压机排气压力过高，可能的原因是（）。A.空气用量过大B.空压机进口导叶开度过大C.空冷器堵塞D.后续系统阻力过大25.氧气压缩机的密封形式通常采用（）。A.机械密封B.迷宫密封C.填料密封D.O型圈密封26.精馏塔的塔板通常采用（）。A.泡罩塔板B.筛板塔板C.浮阀塔板D.填料27.空分装置短期停车后，为了保持冷量，应向塔内（）。A.排放液体B.保冷保压C.通入热气体D.开启电加热器28.分子筛吸附水分主要是（）吸附。A.化学吸附B.物理吸附C.可逆反应D.催化反应29.为了清除空气中杂质乙炔，通常在（）设置吸附器或通过液氧排放。A.空压机进口B.分子筛纯化器C.冷箱内D.水冷塔30.液氧泵发生汽蚀现象时，会出现（）。A.流量、压力急剧下降，产生噪音B.电机电流增大C.泵体发热D.流量增大31.空分装置中，下塔顶部引出的气氮去上塔，作为（）。A.回流液B.上升蒸汽C.产品氮气D.吹除气32.上塔底部的液空经过（）节流送入上塔中部。A.液空节流阀B.液氮节流阀C.膨胀机D.液氧泵33.空分装置的加温解冻操作，目的是（）。A.除去低温下积累的水分和二氧化碳B.检修设备C.提高产量D.降低能耗34.纯化器切换时，应防止（）。A.空气压力波动过大B.分子筛粉化C.加热温度过高D.冷吹不完全35.氧气管道及阀门在使用前必须进行（）。A.水压试验B.气密性检查和脱脂C.保温处理D.接地处理36.空分装置中，最危险的杂质是（）。A.水分B.二氧化碳C.乙炔等碳氢化合物D.氧化亚氮37.通常情况下，空分装置主冷中液氧液位过高，会导致（）。A.换热面积增加B.换热面积减小，影响传热C.氧气纯度不合格D.氮气纯度不合格38.透平膨胀机的导叶开度减小，则（）。A.转速升高B.制冷量增加C.制冷量减少D.效率不变39.空分装置产生液氮过冷器的主要目的是（）。A.提高液氮产量B.减少节流汽化率，增加回流液C.冷却膨胀机D.清除杂质40.氧气纯度不合格，在操作上可调整（）。A.增大液氮取出量B.减小污氮取出量C.增大污氮取出量或减小液氮取出量D.增大加工空气量41.空压机的轴温过高，应采取（）。A.紧急停车B.检查油路、冷却水，必要时停车C.继续运行观察D.加大进气量42.分子筛纯化器的切换周期一般为（）。A.1小时B.4-8小时C.24小时D.1周43.空分装置中，氮气纯度低，可能的原因是（）。A.液氮节流阀开度过大B.下塔液氮纯度低C.污氮取出量过小D.主冷泄漏44.液氧储存槽的蒸发率主要取决于（）。A.储槽的绝热性能B.大气压力C.液氧纯度D.储槽容积45.在精馏过程中，增加塔板数，则（）。A.产品纯度提高B.产品产量提高C.操作压力降低D.冷损减少46.空分装置的冷量调节主要是通过调节（）来实现的。A.空压机排气压力B.透平膨胀机的制冷量C.下塔压力D.产品输出量47.氩馏分抽口位置不当，会导致（）。A.氩塔无法工作B.氧提取率下降C.氮塞D.设备冻结48.空气中的二氧化碳对空分装置的危害主要是（）。A.爆炸B.在低温下干冰堵塞设备和管道C.毒性D.腐蚀49.透平膨胀机机前温度过高，会导致（）。A.制冷量增加B.效率提高C.转子可能发生机械故障或效率降低D.无影响50.空分装置正常运行时，下塔压力应（）上塔压力。A.高于B.低于C.等于D.不确定二、多项选择题（共30题，每题2分）1.空气的主要组成成分包括（）。A.氧气B.氮气C.氩气D.氢气2.深冷分离法制氧的主要特点包括（）。A.可以生产高纯度氧氮产品B.适合大规模生产C.工艺流程复杂D.能耗相对较高3.空分装置的预冷系统通常包括（）。A.空冷塔B.水冷塔C.冷却水泵D.氟利昂制冷机组4.分子筛纯化器吸附的杂质主要有（）。A.水分B.二氧化碳C.乙炔D.部分碳氢化合物5.透平膨胀机的主要组成部分包括（）。A.蜗壳B.导叶（喷嘴）C.工作轮（叶轮）D.扩压器6.空分装置精馏塔系统包括（）。A.上塔B.下塔C.主冷凝蒸发器D.过冷器7.影响精馏效果的因素主要有（）。A.塔板数B.回流比C.操作压力D.进料状态8.空分装置产生冷量的途径有（）。A.空气在空压机中被压缩（理论上绝热压缩不产冷，但实际流程中压力能是制冷的动力源，此处指制冷循环的源头）B.空气在透平膨胀机中膨胀C.节流效应D.氮气循环制冷9.液氧泵启动前必须具备的条件有（）。A.预冷充分B.密封气压力正常C.电气系统正常D.出口阀全开10.空分装置主冷的安全性措施包括（）。A.定期排放液氧B.监测液氧中碳氢化合物含量C.液氧全浸式操作D.设置安全阀11.空压机喘振的现象有（）。A.电流表指针大幅波动B.流量急剧下降C.产生异常噪音和振动D.排气温度升高12.造成空分装置冷损的原因有（）。A.复热不足（热端温差大）B.设备外表绝热层不好C.外部热量传入D.内部介质泄漏13.氩提取系统包括（）。A.粗氩塔B.精氩塔D.液氩泵14.提高空分装置氧提取率的方法有（）。A.优化精馏塔塔板效率B.减少膨胀空气进上塔量C.降低产品纯度要求D.增加上塔压力15.分子筛再生的步骤包括（）。A.卸压B.加热C.冷吹D.充压16.空分装置停机操作包括（）。A.停空压机B.停膨胀机C.排放液体D.停产品输送泵17.氧气管道脱脂不彻底的危害有（）。A.燃烧爆炸B.氧气纯度下降C.管道堵塞D.阀门损坏18.空分装置中，换热器热端温差过大的危害有（）。A.复热不足冷损大B.膨胀机负荷增加C.能耗增加D.纯度下降19.调节上塔氧气纯度的方法有（）。A.调节污氮取出量B.调节液氮进上塔量C.调节液空进上塔量D.调节加工空气量20.透平膨胀机调节机构的作用是（）。A.调节制冷量B.防止超速C.调节机前温度D.提高效率21.空分装置运行中，分子筛带水的可能原因有（）。A.空冷塔液位过高B.空冷塔气流速度过快C.分子筛床层不平D.切换阀故障22.液氧中乙炔的来源有（）。A.原料空气中含有微量乙炔B.分子筛吸附不完全D.设备内部化学反应生成23.空分装置的电气设备必须具备（）性能。A.防爆B.防腐C.防潮D.绝缘24.精馏塔液泛的主要特征有（）。A.塔压差明显升高B.液面波动大C.产品纯度恶化D.产生异常噪音25.降低空分装置能耗的措施有（）。A.采用高效填料的精馏塔B.提高换热器效率C.采用高效透平膨胀机D.减少跑冷损失26.空分装置中，氮塞现象常发生在（）。A.粗氩塔B.精氩塔C.上塔D.下塔27.仪表气源质量对空分装置的影响主要有（）。A.气源带水导致仪表故障B.压力波动导致调节阀误动作C.含油量高堵塞管路D.粉尘堵塞过滤器28.空分装置大修后的裸冷试验目的是（）。A.检查管道焊缝质量B.检查设备在低温下的变形情况C.冷却设备D.检查绝热材料性能29.影响透平膨胀机效率的因素有（）。A.转速B.导叶开度C.进出口压比D.转子流道设计30.空分装置中，液空过冷器的作用是（）。A.减少液空节流汽化B.增加上塔回流液C.提高氧提取率D.冷却污氮三、判断题（共30题，每题1分）1.空气的液化温度随着压力的升高而升高。（）2.氧气是无色无味无毒的气体，在任何环境下都可以放心呼吸。（）3.分子筛吸附器只能吸附水分，不能吸附二氧化碳。（）4.透平膨胀机的工作原理是利用压缩空气在机内膨胀做功，同时降低空气的温度产生冷量。（）5.空分装置的下塔压力一定要高于上塔压力。（）6.液氧经过长期储存，其乙炔含量会因为挥发而降低。（）7.精馏过程的必要条件是上升蒸汽和下流液体的接触以及温差的存在。（）8.空压机排气压力越高，空分装置的能耗越低。（）9.冷箱内充填珠光砂是为了保冷，防止冷量散失。（）10.液氧泵发生汽蚀时，可以继续运行，只需降低压力即可。（）11.氧气压缩机可以采用与空气压缩机相同的润滑油。（）12.空分装置的启动过程就是设备降温和积累液体的过程。（）13.主冷凝蒸发器中，液氧蒸发和气氮冷凝是在同一设备内进行的。（）14.氩气是化学性质非常活泼的气体，极易燃烧。（）15.空分装置中，膨胀空气进上塔量越多，氧产量越高。（）16.分子筛纯化器切换时，必须先打开均压阀。（）17.氧气管道严禁与油脂接触。（）18.空分装置的纯度调整通常需要较长的时间才能看到效果。（）19.透平膨胀机的转速越高，制冷量越大。（）20.液氮过冷器可以提高污氮的出口温度。（）21.空分装置在正常运行时，可以打开冷箱人孔检查内部情况。（）22.碳氢化合物在液氧中的溶解度随温度降低而升高。（）23.增加上塔压力可以提高氧气的提取率。（）24.空冷塔的作用是降低空气温度并清洗空气中的灰尘。（）25.空分装置短期停车后，再次启动前不需要对分子筛进行加热再生。（）26.填料塔相比筛板塔，具有阻力小、效率高的特点。（）27.液氧泵的密封气通常使用干燥氮气。（）28.空分装置中，如果下塔液空液位过高，会导致空压机排气压力升高。（）29.安全阀起跳后，可以立即手动复位。（）30.空分装置的加温解冻气体必须是无油、干燥的空气或氮气。（）四、填空题（共20题，每题1分）1.空气主要由氮气、氧气和________组成。2.在标准大气压下，液氮的沸点为________℃。3.空分装置中，清除水分和二氧化碳的设备叫________。4.透平膨胀机利用气体________制冷。5.精馏塔内，气液两相在________上接触进行热质交换。6.空分装置中，连接上塔和下塔的设备是________。7.液氧中乙炔的溶解度极低，易以________形式析出。8.分子筛再生过程包括________和冷吹两个主要步骤。9.空压机发生喘振时，应采取________措施。10.氧气管道安装前必须进行________处理。11.空分装置中，液空过冷器通常利用________的冷量来过冷液空。12.精馏塔的回流比是指________与馏出液量之比。13.空分装置启动时，首先应启动________。14.液氧泵的密封气压力应________泵进口压力。15.主冷中液氧液位过高会导致________减小。16.空分装置的冷量主要来源于________和节流效应。17.氩气在空气中的体积含量约为________%。18.氧气纯度一般要求达到________%以上。19.空分装置中，板翅式换热器的翅片主要起到________和换热的作用。20.增加膨胀机的________可以增加制冷量。五、简答题（共10题，每题5分）1.简述深冷法分离空气的基本原理。2.分子筛纯化器的作用是什么？它吸附的杂质有哪些？3.透平膨胀机在空分装置中的作用是什么？它是如何产生冷量的？4.简述空分装置中主冷凝蒸发器（主冷）的工作原理及重要性。5.空分装置启动前应检查哪些内容？6.什么是液氧泵的汽蚀现象？产生汽蚀的原因有哪些？7.空分装置中，氧气纯度下降应如何调节？8.简述空压机喘振的现象及处理方法。9.为什么液氧中要定期排放？如何防止主冷爆炸？10.简述空分装置短期停车和长期停车的操作区别。六、计算题（共5题，每题10分）1.某空分装置加工空气量为100000/h（标准状态下），空气中氧含量为20.9，若该装置的氧气产量为2.已知透平膨胀机进口压力=0.6MPa（绝压），出口压力=0.13MPa（绝压），进口温度3.一台液氧泵的扬程为80m，液氧的密度为1140kg/，重力加速度4.某空分装置主冷换热面积为5000，热负荷为Q=2.5×kJ/h5.空分装置中，进塔空气压力为0.55MPa（绝压），上塔压力为0.13七、综合分析题（共3题，每题15分）1.某空分装置在运行过程中，操作人员发现分子筛纯化器后空气中的二氧化碳含量超标，且主冷液氧中碳氢化合物含量呈上升趋势。请分析可能的原因，并提出相应的处理措施。2.空分装置在正常运行时，透平膨胀机突然发生转速波动，机组振动增大，电流表指针摆动，且伴有机械噪音。请分析故障原因，并说明应如何紧急处理。3.某新建空分装置在开车积累液体阶段，下塔液空液位上涨缓慢，主冷液氧液位一直无法建立，同时透平膨胀机机后温度偏高。请从流程原理和操作角度分析造成这一现象的原因，并提出调整方案。参考答案一、单项选择题1.A2.B3.B4.A5.C6.B7.B8.C9.A10.A11.B12.B13.C14.B15.A16.C17.C18.B19.B20.C21.A22.D23.A24.D25.B26.B27.B28.B29.B30.A31.B32.A33.A34.A35.B36.C37.B38.C39.B40.C41.B42.B43.B44.A45.A46.B47.C48.B49.C50.A二、多项选择题1.ABC2.ABCD3.ABCD4.ABCD5.ABCD6.ABCD7.ABCD8.BC9.ABC10.ABCD11.ABCD12.ABCD13.ABC14.AB15.ABCD16.ABCD17.A18.ABC19.AB20.AB21.ABCD22.AB23.ABCD24.ABCD25.ABCD26.A27.ABCD28.AB29.ABCD30.ABC三、判断题1.√2.×3.×4.√5.√6.×7.√8.×9.√10.×11.×12.√13.√14.×15.×16.√17.√18.√19.×20.×21.×22.×23.×24.√25.√26.√27.√28.×29.×30.√四、填空题1.氩气2.-195.83.分子筛纯化器4.膨胀做功5.塔板（或填料）6.主冷凝蒸发器7.固体8.加热9.立即打开放空阀或降低流量10.脱脂11.污氮12.回流液量13.空压机14.高于15.传热温差（或换热面积）16.透平膨胀机膨胀17.0.9318.99.519.辅助换热（或二次换热）20.进气量（或焓降）五、简答题1.答：深冷法分离空气是利用液化空气中各组分（如氧、氮、氩等）沸点不同的特性，在精馏塔内，通过使下流的液体与上升的蒸汽多次接触（部分冷凝和部分蒸发），进行热质交换，从而将各组分分离开来，获得高纯度氧气和氮气等产品的过程。2.答：作用是清除原料空气中的水分、二氧化碳、乙炔及其他碳氢化合物等杂质，防止这些杂质在低温下冻结堵塞设备和管道，或积聚引起爆炸。吸附杂质包括：H2O、CO2、C2H2及部分烃类。3.答：作用是提供空分装置所需的冷量，补偿由于绝热不完全、热交换不完全等引起的冷损，并维持装置的低温液体平衡。产生冷量的原理是压缩空气通过喷嘴和工作轮进行膨胀，推动叶轮旋转对外做功，同时气体的内能减少，温度大幅度降低。4.答：工作原理：利用下塔顶部的气氮在主冷管间冷凝，将热量传给管内的液氧，使液氧蒸发；冷凝后的液氮作为下塔回流液，蒸发后的气氧作为上塔上升气。重要性：它是连接上下塔的关键设备，实现上下塔的热量交换，是精馏过程的核心。5.答：检查仪表气源、冷却水、蒸汽、电供应是否正常；检查阀门位置是否处于待机状态；检查空压机、膨胀机、泵等设备是否具备启动条件；检查分子筛纯化器是否已再生完毕；检查安全阀、报警联锁装置是否灵敏可靠。6.答：汽蚀现象是液体在泵内低压区汽化形成气泡，气泡随流体到高压区破裂，产生高频冲击，导致泵体振动、噪音大、流量和压力下降。原因：进口压力过低、液体温度过高（饱和蒸汽压高）、泵进口阻力过大或安装高度过高。7.答：可采取以下调节：适当开大污氮取出阀，减少上塔抽气量；适当关小液氮进上阀，增加上塔回流比；检查并调整下塔液空和液氮纯度；若液氧液位过高，可适当增加液氧取出量。8.答：现象：电流表指针大幅波动，气流噪音异常，机组强烈振动，排气压力和流量大幅波动。处理：立即打开防喘振阀（放空阀），降低空压机背压，降低流量，使其脱离喘振区；检查进口导叶开度是否过大；检查空分装置阻力是否过大。9.答：因为液氧中会积聚碳氢化合物（如乙炔），当其含量超过溶解度时会析出固体，与摩擦撞击产生火花可能引发爆炸。定期排放液氧可以降低杂质浓度。防爆措施：定期监测液氧中碳氢化合物含量；保持主冷液氧全浸；定期排放液氧；设置液氧吸附器。10.答：短期停车（保冷停车）：停止空压机和膨胀机，关闭各产品阀门，保持冷箱内压力和低温，尽可能减少冷损，以便快速重启。长期停车：需排尽低温液体，进行加温解冻，使系统恢复至常温，然后停运所有设备，进行氮气封存或开放，以便检修或长期保存。六、计算题1.解：氧提取率ηηη答：该装置的氧提取率约为95.69。2.解：已知=0.6MPa,=0.13根据公式==≈≈换算为摄氏度：=答：理想出口温度约为−C3.解：压力增加值ΔΔ换算为MPa答：该泵的出口压力增加值约为0.894M4.解：由Q=KQKK答：主冷的传热系数约为555.6W5.解：进下塔节流阀前压力近似为空压机排气压力（忽略冷却器阻力），即0.6M下塔压力为0.55M压降ΔP百分比=。（题目问占空压机排气压力的百分比，分母应为0.6）或者理解为：压降占空压机排气压力的比例。比答：压降约占空压机排气压力的8.33。七、综合分析题