2026年《空分装置操作》大赛理论题库附答案

2026年《空分装置操作》大赛理论题库附答案一、选择题（每题2分，共40分）1.空分装置中，空气预冷系统的主要作用是（）。A.降低空气温度，减少分子筛吸附负荷B.提高空气压力，增强精馏效果C.去除空气中的二氧化碳D.分离氧气和氮气答案：A2.分子筛吸附器对空气中的杂质吸附顺序为（）。A.水＞二氧化碳＞乙炔B.二氧化碳＞水＞乙炔C.乙炔＞水＞二氧化碳D.水＞乙炔＞二氧化碳答案：A3.膨胀机的单位制冷量与（）无关。A.膨胀机进口温度B.膨胀机进出口压差C.膨胀机效率D.空气流量答案：D4.主冷液氧中的乙炔含量应严格控制在（）以下。A.0.1ppmB.1ppmC.5ppmD.10ppm答案：A5.空分装置正常运行时，上塔顶部压力通常为（）。A.0.03-0.05MPa（绝压）B.0.1-0.15MPa（绝压）C.0.3-0.5MPa（绝压）D.0.8-1.0MPa（绝压）答案：A6.空气经压缩后温度升高的主要原因是（）。A.分子间势能增加B.压缩功转化为内能C.空气中水分蒸发吸热D.气体体积膨胀答案：B7.液氧泵启动前必须进行预冷，其目的是（）。A.防止泵体材料冷脆B.排除泵内气体，避免气蚀C.降低电机负荷D.提高液氧输出压力答案：B8.空分装置精馏塔的理论塔板数与（）无关。A.分离物系的相对挥发度B.产品纯度要求C.操作压力D.空压机排气量答案：D9.膨胀机采用增压端气体预冷的主要目的是（）。A.提高膨胀机进口温度B.降低膨胀机出口温度C.回收增压端热量，提高效率D.防止膨胀机内气体液化答案：C10.空分装置中，氩馏分抽取位置通常位于（）。A.上塔底部B.上塔中部C.下塔顶部D.粗氩塔底部答案：B11.分子筛再生时，加热阶段的温度控制范围一般为（）。A.80-120℃B.180-220℃C.280-320℃D.380-420℃答案：B12.主冷液面波动对氧纯度的影响是（）。A.液面上升，氧纯度升高B.液面下降，氧纯度升高C.液面波动会导致氧纯度波动D.无直接影响答案：C13.空分装置紧急停车时，首先应（）。A.关闭氧气输出阀B.停止膨胀机C.切断空压机电源D.打开放空阀卸压答案：B14.液空节流阀的主要作用是（）。A.控制下塔液空液位B.降低液空压力，使其部分汽化C.调节上塔精馏工况D.提高液空温度答案：B15.空分装置中，过冷器的作用是（）。A.降低液体温度，减少节流汽化率B.提高液体温度，增强精馏效果C.回收冷量，降低能耗D.防止液体冻结答案：A16.氧提取率的计算公式为（）。A.（氧产量×氧纯度）/（空气量×空气中氧含量）×100%B.（氧产量×空气中氧含量）/（空气量×氧纯度）×100%C.（空气量×氧纯度）/（氧产量×空气中氧含量）×100%D.（空气量×空气中氧含量）/（氧产量×氧纯度）×100%答案：A17.膨胀机轴承温度过高的可能原因是（）。A.润滑油压力过高B.润滑油温度过低C.轴承间隙过大D.膨胀机进口温度过低答案：C18.空分装置启动阶段，液氧出现的标志是（）。A.上塔底部温度低于氧的沸点B.主冷液面开始上升C.膨胀机出口温度降至-180℃以下D.下塔液空液位达到50%答案：A19.氮气纯度下降的可能原因是（）。A.上塔压力升高B.液氮节流阀开度过大C.液空纯度降低D.膨胀机转速增加答案：B20.空分装置中，二氧化碳检测仪的采样点通常设置在（）。A.分子筛吸附器出口B.空压机出口C.膨胀机进口D.主冷液氧中答案：A二、判断题（每题1分，共15分）1.空分装置中，空气的液化温度随压力升高而降低。（）答案：×（压力升高，液化温度升高）2.分子筛吸附器的再生过程包括加热和冷吹两个阶段。（）答案：√3.膨胀机进口温度越高，单位制冷量越大。（）答案：√4.主冷液氧中的碳氢化合物含量可以通过增加液氧排放量降低。（）答案：√5.液氧泵的密封气压力应低于泵内液氧压力。（）答案：×（密封气压力应高于液氧压力，防止液氧泄漏）6.空分装置正常运行时，下塔压力高于上塔压力。（）答案：√7.氩馏分中含氮量过高会导致粗氩塔氮塞。（）答案：√8.空压机喘振的根本原因是流量过低。（）答案：√9.过冷器堵塞会导致液空节流后汽化率降低。（）答案：×（过冷器堵塞会使液体过冷度减小，汽化率升高）10.空分装置启动时，应先启动预冷系统，再启动空压机。（）答案：×（应先启动空压机，再启动预冷系统）11.分子筛吸附器切换时，均压速度过快会导致吸附剂破碎。（）答案：√12.主冷液位过高会增加液氧静压，导致主冷温差减小。（）答案：√13.膨胀机紧急停机时，应立即关闭进、出口阀。（）答案：×（应先切断膨胀机进汽，再关闭出口阀）14.氧纯度降低时，可通过提高上塔压力来调整。（）答案：×（提高上塔压力会降低氧氮分离效果，应降低压力）15.空分装置停车后，应保持主冷液氧液位直至复温。（）答案：×（停车后应排尽主冷液氧，防止碳氢化合物浓缩）三、简答题（每题5分，共50分）1.简述分子筛吸附器切换时的注意事项。答案：①切换前确认备用吸附器已完成再生和冷吹，出口温度低于设定值；②均压过程中控制均压速度（一般5-10kPa/min），避免吸附剂床层剧烈波动导致破碎；③切换后检查出口二氧化碳含量，确认切换成功；④记录切换时间，确保吸附周期符合设计要求；⑤切换时注意预冷系统压力波动，避免空压机喘振。2.主冷液氧中碳氢化合物超标的处理措施有哪些？答案：①增加液氧排放量，降低碳氢化合物浓缩程度；②检查分子筛吸附器运行情况，确认二氧化碳、水分吸附效果；③分析原料空气成分，若周边有碳氢化合物污染源，联系调度调整进气口；④若超标严重，紧急排放液氧并对主冷进行加温吹扫；⑤加强在线监测频率，必要时切换至备用吸附器或缩短吸附周期。3.膨胀机紧急停机的操作步骤是什么？答案：①立即关闭膨胀机进口阀，切断进气；②打开膨胀机紧急泄压阀，快速降低机内压力；③停止膨胀机润滑油泵（或确认备用泵自动启动）；④关闭膨胀机出口阀，防止气体倒流；⑤检查轴承温度、振动值，确认停机原因（如轴承故障、密封泄漏等）；⑥通知主控室调整精馏工况，减少冷量损失。4.氧纯度下降的可能原因有哪些？答案：①上塔精馏工况破坏（如回流比不当、液空或液氮纯度变化）；②主冷液位波动，影响气液平衡；③膨胀空气进上塔量过大，稀释氧组分；④分子筛吸附器切换时二氧化碳穿透，进入精馏塔；⑤氧取出量过大，超过精馏塔分离能力；⑥下塔液空纯度降低（如液氮节流阀开度过大）。5.空分装置启动阶段的主要操作要点有哪些？答案：①控制空压机出口压力和流量，避免喘振；②逐步投用预冷系统，降低空气温度至设计值；③分子筛吸附器按周期切换，确保杂质吸附彻底；④启动膨胀机时缓慢增加转速，控制出口温度避免液化；⑤逐步建立精馏塔液位（先下塔后上塔），调整回流比；⑥注意各换热器温差，防止热应力损坏设备；⑦待主冷出现液氧后，缓慢调整产品取出量，稳定纯度。6.简述液氧泵气蚀的现象及预防措施。答案：现象：泵出口压力波动、流量下降，泵体发出异常噪声，电机电流波动。预防措施：①启动前充分预冷，排尽泵内气体；②控制液氧槽液位，确保泵入口有足够静压头（一般≥0.5MPa）；③避免泵入口管路堵塞或阀门开度不足；④监测液氧温度，防止过热度超标（入口液氧应处于过冷状态）；⑤定期检查泵叶轮磨损情况，更换损坏部件。7.空分装置中，如何通过调整液氮节流阀优化氧纯度？答案：液氮节流阀控制下塔液氮进入上塔的流量和纯度。若氧纯度偏低，可适当关小液氮节流阀，减少上塔液氮量，提高上塔回流比，增强精馏效果；若氧纯度偏高但氮纯度偏低，可开大液氮节流阀，增加上塔液氮量，降低上塔回流比，平衡氧氮纯度。调整时需缓慢操作，避免液位剧烈波动。8.主冷温差过大的危害及调整方法。答案：危害：主冷温差过大（一般设计为1.5-2.5℃）会导致液氧蒸发量增加，主冷热负荷过高，可能引发液氧中碳氢化合物局部浓缩，同时增加能耗。调整方法：①降低上塔压力（上塔压力降低，氧沸点降低，温差减小）；②提高下塔压力（下塔压力升高，氮气冷凝温度升高，温差减小）；③检查主冷换热面是否结霜或堵塞，必要时进行加温吹扫；④调整膨胀空气进上塔量，避免过多冷量导致主冷温度过低。9.空压机喘振的现象及处理措施。答案：现象：空压机出口压力大幅波动，流量急剧下降，机身剧烈振动，电机电流波动，伴随周期性的“呼哧”声。处理措施：①立即打开防喘振阀，增加流量；②降低空压机转速（或关小进口导叶）；③检查入口过滤器是否堵塞，清理或更换；④若因管网压力过高导致，联系后系统降压；⑤喘振消除后，逐步调整工况至稳定区域，避免再次发生。10.空分装置正常运行时，需要重点监测的参数有哪些？答案：①压力参数：空压机出口压力、上/下塔压力、膨胀机进出口压力；②温度参数：空气进分子筛温度、膨胀机进出口温度、主冷液氧/气氧温度；③液位参数：下塔液空液位、上塔液氧液位、粗氩塔液位；④纯度参数：氧气纯度、氮气纯度、氩馏分含氮量、液氧中碳氢化合物含量；⑤设备状态：膨胀机振动值、轴承温度，液氧泵密封气压力，分子筛吸附器出口二氧化碳含量。四、计算题（每题7分，共35分）1.某空分装置设计空气量为50000Nm³/h（标准状态，空气含氧20.95%），氧气产量为8000Nm³/h（纯度99.6%），氮气产量为38000Nm³/h（纯度99.99%），求氧提取率。（保留两位小数）答案：氧提取率=（氧产量×氧纯度）/（空气量×空气中氧含量）×100%=（8000×99.6%）/（50000×20.95%）×100%=（7968）/（10475）×100%≈76.07%2.膨胀机进口压力为0.5MPa（绝压），温度为-100℃，出口压力为0.1MPa（绝压），膨胀机效率为85%。已知-100℃、0.5MPa下空气的焓值为300kJ/kg，0.1MPa下等熵膨胀后的焓值为250kJ/kg，实际膨胀后的焓值为多少？答案：等熵焓降=300-250=50kJ/kg实际焓降=等熵焓降×效率=50×85%=42.5kJ/kg实际膨胀后焓值=300-42.5=257.5kJ/kg3.主冷液氧蒸发量为15000Nm³/h（气氧），液氧密度为1140kg/m³（标准液态），气氧密度为1.429kg/Nm³（标准气态），求液氧蒸发的质量流量（kg/h）。答案：气氧质量流量=15000×1.429=21435kg/h液氧与气氧质量守恒，故液氧蒸发质量流量=21435kg/h4.某空分装置空压机轴功率为5000kW，效率为80%，空气流量为60000Nm³/h（标准状态，空气密度1.293kg/Nm³），求空压机的等温效率（等温压缩功公式：W=RTln(P2/P1)，R=287J/(kg·K)，T=293K，P1=0.1MPa，P2=0.6MPa）。答案：空气质量流量=60000×1.293=77580kg/h=21.55kg/s等温压缩功W=RTln(P2/P1)=287×293×ln(0.6/0.1)=287×293×1.792≈150400J/kg=150.4kJ/kg等温功率=21.55×150.4≈3240kW空压机实际轴功率=500