2026年气体深冷分离工职业技能等级认定题库

2026年气体深冷分离工职业技能等级认定题库一、单项选择题1.在深冷法分离空气的工艺中，利用了空气中各组分沸点的不同来实现分离。已知氧气的沸点为-183℃，氮气的沸点为-196℃，氩气的沸点为-186℃。在标准大气压下，这三种气体的液化温度由高到低的排列顺序是（）。A.氮气>氧气>氩气B.氧气>氩气>氮气C.氩气>氧气>氮气D.氮气>氩气>氧气2.空气分离装置（ASU）中，分子筛纯化系统的主要作用是清除空气中的水分、二氧化碳和（）。A.氮气B.氧气C.乙炔及其他碳氢化合物D.氩气3.理想气体状态方程PV=nRT中，当气体的压力PA.增大B.减小C.不变D.先增大后减小4.在空分装置的精馏系统中，下塔顶部得到的是高纯度的（）。A.液氧B.液空C.液氮D.污液氮5.透平膨胀机是空分装置制冷的核心设备，其工作原理是利用压缩空气在机内进行（），对外做功，从而降低空气本身的温度。A.等温膨胀B.绝热膨胀C.等压膨胀D.等容膨胀6.板翅式换热器是空分装置中广泛使用的换热设备，其主要优点不包括（）。A.结构紧凑，效率高B.适应性广，可用于多种流体换热C.便于清洗，机械强度高D.单位体积传热面积大7.空气中含有的水分若进入低温精馏塔会冻结堵塞通道，因此必须清除。已知空气的温度为20℃，相对湿度为60%，当空气温度降低至（）时，空气中的水分开始析出（即达到露点）。A.10℃B.12℃C.5℃D.0℃8.在精馏塔的操作中，回流比是指（）。A.塔顶回流量与塔顶产出量之比B.塔顶回流量与进料量之比C.塔底回流量与塔顶产出量之比D.进料量与塔顶产出量之比9.工业生产中，为了保证空分装置的安全，必须严格控制液氧中的（）含量，以防发生爆炸。A.氮气B.氩气C.乙炔及其他碳氢化合物D.二氧化碳10.低温液体泵在启动前，必须进行（），以防止产生气蚀或造成密封损坏。A.加热B.排气C.预冷D.盘车11.某空分装置的加工空气量为100,000N/h，氧产量为20A.90%B.95%C.98%D.85%12.精馏过程是利用（）的差异来实现混合物分离的。A.溶解度B.沸点（挥发度）C.密度D.颜色13.气体深冷分离过程中，为了获得更低的温度，常采用节流阀（焦耳-汤姆逊效应）。节流过程的特点是（）。A.焓值不变，温度降低B.熵值不变，温度降低C.内能不变，温度降低D.压力不变，温度降低14.空分装置中的“主冷”是指（）。A.主空气冷却器B.主换热器C.冷凝蒸发器D.过冷器15.在分馏塔中，上升蒸汽与下流液体在塔板上接触，发生（）过程。A.传热和传质B.仅有传热C.仅有传质D.化学反应16.为了提高氩气的提取率，现代全低压空分装置通常设置（）。A.粗氩塔和精氩塔B.只有粗氩塔C.只有精氩塔D.氩液化器17.下列各项中，不属于空分装置冷量损失的是（）。A.跑冷损失B.复热不足冷损C.珠光砂保冷层失效导致的冷损D.压缩机压缩气体产生的热量18.在分子筛吸附器中，通常采用的吸附剂是（）。A.活性炭和硅胶B.分子筛（13X或5A）和氧化铝C.硅胶和分子筛D.活性炭和分子筛19.正常运行中，若下塔压力突然升高，可能的原因是（）。A.进塔空气量减少B.液氮回流阀开度过大C.液空液位过高D.上塔阻力过大20.计算标准状态下气体的体积，常用的“标准状态”是指温度为（），压力为101.325kA.0℃B.20℃C.25℃D.15℃21.离心式空压机防喘振控制的基本原理是保证压缩机工作在（）。A.最大流量点右侧B.最小流量点左侧C.喘振极限线的右侧（流量足够大）D.堵塞工况区22.液氧中碳氢化合物的积聚主要源于（）。A.空气中的原料气带入B.分子筛破碎粉末C.设备润滑油泄漏D.膨胀机密封气23.在DCS控制系统中，PID控制中的“I”代表（）。A.比例B.积分C.微分D.智能控制24.空分装置停车加温解冻的目的是（）。A.消除低温，清除水分、二氧化碳等杂质B.检修设备C.提高产品产量D.降低能耗25.低温管道常用的材料多为（），因其在低温下具有良好的韧性。A.碳钢（Q235）B.不锈钢（304/316L）C.铸铁D.铝合金或铜26.在精馏塔中，塔板数越多，理论上的分离效果（）。A.越差B.越好C.不变D.先好后差27.为了防止空分装置泄漏，对密封性要求极高，检漏常用的方法不包括（）。A.气压试验B.水压试验C.真空箱氦质谱检漏D.肉眼观察28.增压透平膨胀机的增压机作用是（）。A.提高进膨胀机的空气压力，增加制冷量B.回收膨胀机的功，降低能耗C.作为备用气源D.降低进膨胀机空气温度29.粗氩塔冷凝器的冷源通常来自（）。A.过冷后的液氮B.下塔顶部的气氮C.上塔底部的液氧D.进装置的原料空气30.空分装置启动过程中，积累液体阶段主要依靠（）。A.空压机B.液氧泵C.透平膨胀机D.氮水预冷系统31.关于拉乌尔定律，下列说法正确的是（）。A.溶液上方蒸汽中各组分的分压等于该纯组分在同温度下的饱和蒸汽压与其在溶液中的摩尔分数之积B.适用于非理想溶液C.仅适用于高温高压D.与道尔顿分压定律无关32.液氧泵发生汽蚀的现象是（）。A.流量、压力稳定，噪音小B.流量、压力下降，噪音振动剧烈C.电机电流过大D.泵体温度过低33.工业上生产氩气，主要是利用精馏方法从（）中提取。A.液氮B.液空C.液氧D.空气34.正常操作中，主冷凝蒸发器的液氧液位应控制在（）。A.越高越好B.越低越好C.规定范围内（如50%-80%）D.随意波动35.下列哪种情况最可能导致分子筛吸附器出口二氧化碳含量超标？（）A.进口温度过低B.进口温度过高C.分子筛再生彻底D.空气流量减小36.空分装置中，氧压机的高压缸常采用（）密封，以防止氧气泄漏。A.机械密封B.迷宫密封C.充氮气迷宫密封或氮气保护机械密封D.填料密封37.1摩尔理想气体在标准状态下的体积约为（）。A.22.4LB.24.5LC.20.0LD.18.0L38.空分装置的冷箱内填充的是珠光砂，其主要作用是（）。A.支撑设备B.吸附杂质C.绝热保冷D.防火防爆39.压缩空气在冷却器中冷却，其主要目的是（）。A.降低空气比容，减小后续设备体积，并分离水分B.防止空压机喘振C.增加空气含水量D.提高空气压力40.全低压空分流程的特点是（）。A.操作压力低，能耗低B.操作压力低，能耗高C.操作压力高，安全性好D.流程简单，设备庞大二、多项选择题1.深冷分离空气制取氧、氮的基本原理包括（）。A.液化精馏B.吸附分离C.膜分离D.化学吸收2.空气进入空分塔前必须净化的原因包括（）。A.水分和二氧化碳会冻结堵塞换热器通道B.乙炔等碳氢化合物在液氧中积聚有爆炸危险C.机械杂质会磨损透平膨胀机D.氮气过多会影响精馏3.透平膨胀机发生喘振的危害有（）。A.损坏叶轮和导叶B.产生剧烈振动和噪音C.制冷量急剧下降，影响装置运行D.轴承温度升高4.影响精馏塔分离效果的因素主要有（）。A.回流比B.塔板数或填料层高度C.进料状态和进料位置D.操作压力5.空分装置启动前，需确认的系统条件包括（）。A.仪表空气系统正常B.冷箱内已充填珠光砂并密封C.所有阀门处于正确开关位置D.电气系统供电正常6.分子筛纯化系统的再生过程通常包括（）阶段。A.加热B.冷吹C.均压D.并行7.关于主冷凝蒸发器的安全操作，正确的有（）。A.定期排放液氧中的碳氢化合物B.保持液氧具有一定的流动性，防止局部浓缩C.严格控制液氧中的乙炔含量D.允许主冷长时间干烧8.下列哪些属于空分装置的冷损？（）A.热交换不完全引起的冷损（复热不足）B.设备和管道对周围环境的跑冷损失C.液体产品带走冷量D.压缩机冷却水带走的热量9.精馏塔中上升蒸汽的作用包括（）。A.为下流液体提供热量B.使低沸点组分（氮）气化进入气相C.带走高沸点组分（氧）D.维持塔内压力平衡10.氧气管道及设备在检修前，必须进行严格的脱脂处理，常用的脱脂剂有（）。A.四氯化碳B.二氯乙烷C.工业酒精D.柴油11.离心式压缩机性能曲线（压比-流量曲线）上的喘振工况特征是（）。A.流量减小到一定程度时，气流发生脉动B.压力大幅波动C.流量倒流D.机组平稳运行12.下列关于低温液体（液氧、液氮等）特性的描述，正确的有（）。A.低温，接触皮肤会造成严重冻伤B.蒸发膨胀倍数大（如液氮约为700倍）C.液氧具有强氧化性，接触可燃物易燃易爆D.颜色通常为蓝色或透明13.空分装置中，液空过冷器的作用是（）。A.提高液空的过冷度B.减少液空节流后的汽化率C.增加上塔回流液D.回收氮气冷量14.仪表风系统在空分装置中的作用包括（）。A.为气动调节阀提供动力C.为分析仪提供吹扫气B.为机组的密封、轴承提供保护气D.作为分子筛再生气体15.造成空分装置纯度（氧/氮）下降的常见原因有（）。A.进塔空气量不足B.膨胀机进机温度过低或过高C.精馏工况波动（液面、压力）D.换热器切换（如果是切换式换热器）或分子筛切换波动16.关于液氧泵的密封，说法正确的有（）。A.多采用迷宫密封或充气密封B.必须防止氧气外漏发生火灾C.密封气通常使用干燥氮气D.可以使用普通橡胶油封17.正常运行中，下塔液空液位过高会导致（）。A.液空过冷器换热效果变差B.下塔阻力增加C.可能造成液空窜入上塔气相管道D.纯度提高18.空分装置短期停车后重新启动，应注意（）。A.检查冷箱内气封压力B.检查静设备脚手架是否拆除C.逐步恢复各点压力和温度D.无需检查，直接启动19.氩气在空气中的含量约为（），其沸点介于氧和氮之间。A.0.932%B.0.03%C.0.93%D.1%20.提高空分装置氧提取率的措施有（）。A.优化精馏塔结构B.降低进塔空气的含水量和二氧化碳C.适当减少膨胀空气量D.提高操作压力三、判断题1.氧气是无色无味无毒的气体，但高压液氧泄漏不仅会引起低温冻伤，若遇油脂还会发生猛烈燃烧或爆炸。（）2.因为氮气的沸点比氧气低，所以在精馏塔中，氮气在塔顶富集，氧气在塔底富集。（）3.空分装置的冷箱内可以随意使用明火照明进行检修。（）4.分子筛吸附器是利用吸附剂对不同气体分子的吸附容量和吸附速率的差异来分离气体的。（）5.绝热节流过程（焦耳-汤姆逊效应）一定会使气体温度降低。（）6.在空分装置中，膨胀机的制冷量等于膨胀机回收的功。（）7.液氧中乙炔含量的控制指标是小于0.1p8.离心式压缩机的“防喘振阀”在正常流量较大时是全关的，在流量接近喘振区时打开。（）9.低温管道法兰连接使用的垫片必须是退火紫铜垫或铝垫，且需经过脱脂处理。（）10.精馏塔的操作压力越低，氧氮之间的相对挥发度越大，分离越容易，所需的能耗越低。（）11.空气增压机的出口压力总是高于透平膨胀机的喷嘴压力。（）12.如果分子筛吸附器进水，会导致吸附效率急剧下降，甚至粉化堵塞系统。（）13.液氧长期储存时，由于乙炔等碳氢化合物不挥发，它们会在液氧中逐渐积聚，因此必须定期分析和排放。（）14.氮水预冷系统的主要作用是降低进空冷塔的空气温度，同时洗涤空气中的灰尘和部分有害气体。（）15.精馏塔的液泛是指塔内上升蒸汽速度过大，将下流液体托住并带出塔顶的现象。（）16.在计算空分装置产量时，通常采用标准状态（C,101.325k17.液氩储罐的蒸发气BOG可以直接排放到大气中，因为氩气是惰性气体。（）18.氧压机各级冷却器如果结垢严重，会导致级间排气温度升高，排气量下降。（）19.空分装置的大加热解冻是为了彻底清除系统中残留的水分和二氧化碳，恢复换热效率和透平效率。（）20.为了提高产量，可以将进塔空气量无限加大。（）四、填空题1.空气的主要成分是氧气和氮气，其体积百分比分别为约\_\_\_\_\_\_%和\_\_\_\_\_\_%，此外还含有少量的氩、氖、氦等稀有气体。2.深冷法分离空气的基本过程主要包括：空气压缩、\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_、热量交换、\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_和产品输送。3.已知氧气的沸点为90.18K，氮气的沸点为77.364.分子筛纯化器中，氧化铝球通常装在\_\_\_\_\_\_层（填“上”或“下”），主要用于吸附水分；分子筛装在\_\_\_\_\_\_层，主要用于吸附二氧化碳和碳氢化合物。5.透平膨胀机等熵效率的计算公式为=，其中Δ表示\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_。6.空分精馏塔中，下塔顶部产生的纯液氮经过节流后送入上塔顶部作为\_\_\_\_\_\_，用于回收上升蒸汽中的氮组分。7.为了防止碳氢化合物在主冷中积聚，必须连续排放约\_\_\_\_\_\_%的液氧作为产品或排液。8.某空分装置加工空气量为50,000N/h9.在标准大气压下，液氧的密度约为\_\_\_\_\_\_kg/，液氮的密度约为\_\_\_\_\_\_10.气体在管道内的流动状态分为层流和湍流，判断其流动状态的依据是\_\_\_\_\_\_数。11.空压机的叶轮旋转对气体做功，使气体的\_\_\_\_\_\_能和\_\_\_\_\_\_能增加。12.低温精馏塔内，塔板的作用是提供气液接触的场所，实现\_\_\_\_\_\_和\_\_\_\_\_\_的传递。13.1atm=\_\_\_\_\_\_Pa；1bar=\_\_\_\_\_\_P14.氧气管道的颜色通常涂成\_\_\_\_\_\_色，氮气管道通常涂成\_\_\_\_\_\_色。15.氩气在空气中的含量约为0.932，沸点为\_\_\_\_\_\_K（取值范围85-87皆可），介于氧和氮之间。16.珠光砂（膨胀珍珠岩）的堆积密度通常在\_\_\_\_\_\_kg17.在T−18.空分装置的启动过程大致分为\_\_\_\_\_\_阶段、冷却阶段和\_\_\_\_\_\_阶段。19.液氧泉叶轮常用材料为\_\_\_\_\_\_（填：铝青铜或不锈钢），因其耐低温且防锈。20.DCS系统是指\_\_\_\_\_\_控制系统。五、简答题1.简述精馏塔（下塔和上塔）在空分装置中的主要作用及工作原理。2.为什么在深冷分离装置启动前必须对分子筛纯化系统进行彻底加温再生？3.请说明空分装置主冷凝蒸发器（主冷）发生爆炸的主要原因及预防措施。4.什么是透平膨胀机的喘振？造成喘振的原因有哪些？如何预防？5.简述空分装置短期停车（加温保存）与长期停车（排液加温）的操作区别。6.为什么液氧泵在启动前需要充分预冷？如果预冷不充分会产生什么后果？7.请描述空分装置中“液空过冷器”和“液氮过冷器”的作用。8.在空分装置的操作中，如何判断分子筛吸附器是否需要切换或已经失效？六、计算题1.某空分装置的加工空气量为=120,000N/h，空气中氧含量为2.一台透平膨胀机，进口压力=0.95MPa(A)，温度=130K(1)该透平膨胀机的等熵效率。(2)该膨胀机的实际制冷量Q（单位：kW3.某液氧储罐为椭球形封头圆柱形容器，圆柱体内径D=3.0m，直边长L=8.0m。已知液氧在常压下的密度(1)储罐内液氧的体积。(2)储罐内液氧的质量m。（结果保留一位小数）4.已知某空分装置氧压机的进口压力=5kPa(G)，温度=C，排气压力=3.0七、综合分析题1.某空分装置在正常运行过程中，DCS画面突然发出“分子筛后CO2含量超标”报警，同时下塔阻力略有上升，主冷液位开始缓慢下降。请分析可能的原因，并指出应采取的应急处理措施。2.现场操作工巡检发现透平膨胀机噪音和振动明显增大，转速波动，且密封气压力指示偏低。试分析可能导致该故障的原因，并制定相应的排查和处理步骤。3.在空分装置大修后启动阶段，积液过程中发现上塔底部液氧液位上涨缓慢，且主冷温差偏大（液氧温度与气氮温度差值大）。试从工艺操作和设备状态两个角度分析造成该现象的原因，并提出调整方案。参考答案一、单项选择题1.B2.C3.B4.C5.B6.C7.B(注：此题需查露点表，20℃/60%RH对应的露点约为12℃)8.A9.C10.C11.B(解析：提取率=(20000*99.6%)/(100000*20.95%)≈95.1%)12.B13.A14.C15.A16.A17.D(压缩机做功产生热量，属于能量消耗，不属于低温下的冷量损失)18.B19.C(液位过高导致传热面积减小或阻力变化，通常液空液位过高可能影响换热或导致液悬，但也可能源于进料过大导致憋压。选项中最直接导致憋压的是C，液位过高淹没了塔板或换热器，造成阻力增加，气流不畅，进而导致压力升高)20.A21.C22.A23.B24.A25.D(铝合金或铜，铝更常用在板式换热器和塔体，铜管常用在小管道，但选项D整体涵盖了低温材料特性)26.B27.D(肉眼观察不严谨)28.A29.C30.C31.A32.B33.C34.C35.B36.C37.A38.C39.A40.A二、多项选择题1.AC2.ABC3.ABC4.ABCD5.ACD(大修后冷箱通常已封，但启动前检查冷箱密封性也是必要的，通常指冷箱已充填完毕)6.AB(再加压并行)7.ABC8.ABC9.AB10.ABC(柴油不可做脱脂剂)11.ABC12.ABCD13.ABD14.AB(密封气通常是仪表风或氮气，但仪表风主要作用是A)15.ABCD16.ABC17.ABC18.AC19.AC(题目问含量，A是体积比，C是常用近似值)20.ABC三、判断题1.√2.√3.×4.√5.×(取决于压力变化和转化温度，对于空气在常温下节流通常降温，但在某些区域可能升温，但在深冷操作范围内通常考降温)6.×(制冷量等于焓降乘以流量，回收的功是效率的一部分，不完全相等)7.√8.√9.√10.√11.√12.√13.√14.√15.√16.√17.×(大量排放会造成局部缺氧，且有经济价值，不建议直排，且要注意窒息风险)18.√19.√20.×四、填空题1.20.95，78.092.净化，精馏3.低4.下（或前），上（或后）(注：通常氧化铝在下先吸水)5.实际焓降6.回流液7.18.10,0009.1140，81010.雷诺(Re)11.压力，动能(或温度/内能，压缩主要增加压力能和温度体现的内能)12.热，质13.101325，10000014.天蓝（或浅蓝），黄15.87.3(约87)16.40-6017.水平，垂直18.吹除，积液19.铝青铜20.集散五、简答题1.简述精馏塔（下塔和上塔）在空分装置中的主要作用及工作原理。作用：利用空气中各组分沸点的不同，在精馏塔内进行多次的部分蒸发和部分冷凝，实现氧、氮、氩的分离。下塔：将原料空气进行初步分离。在底部富集液空，在顶部得到高纯度液氮。液空送入上塔中部作为原料，液氮送入上塔顶部作为回流液。上塔：对下塔来的液空和液氮进行进一步精馏。在底部得到液氧（或气氧产品），顶部得到污氮气或纯氮气。上塔也是提取氩气的主要场所。工作原理：上升蒸汽与下流液体在塔板上逆流接触，蒸汽中的高沸点组分（氧）冷凝放热，液体中的低沸点组分（氮）吸热蒸发。经过多次接触，蒸汽中氮浓度越来越高，液体中氧浓度越来越高。2.为什么在深冷分离装置启动前必须对分子筛纯化系统进行彻底加温再生？启动前，分子筛可能吸附了环境中的水分和二氧化碳。若未彻底再生，吸附容量将大大降低。启动初期，系统温度较低，若分子筛带入水分，会瞬间在冷端冻结，堵塞换热器通道或塔板，造成“冻堵”事故，导致无法建立工况或被迫停车加温。确保分子筛吸附性能处于最佳状态，保证运行周期内杂质清除彻底。3.请说明空分装置主冷凝蒸发器（主冷）发生爆炸的主要原因及预防措施。原因：1.乙炔及其他碳氢化合物在液氧中积聚，达到爆炸极限，在引爆源（如静电、摩擦冲击）作用下爆炸。2.液氧中油脂过多。3.铝镁等金属粉末或固体颗粒摩擦、撞击产生火花。预防措施：1.严格控制分子筛纯化效果，防止乙炔和碳氢进入塔内。2.定期分析和排放液氧中的碳氢化合物，保持液氧有一定流动性。3.设立液空吸附器（如适用）吸附液空中的乙炔。4.严格控制检修时的脱脂质量，严禁油脂带入。5.控制液氧液位，防止干蒸发导致杂质浓缩。4.什么是透平膨胀机的喘振？造成喘振的原因有哪些？如何预防？定义：当流量减小到一定程度时，气流在叶道内发生严重的分离和旋转脱离，产生气流脉动和周期性振荡，导致机组剧烈振动和压力波动的现象。原因：1.进口流量过低（低于喘振流量）。2.进口压力过低或出口压力过高（压比过大）。3.喷嘴导叶开度调节不当或卡涩。4.冷却效果差导致转速过高偏离工况。预防：1.设置防喘振自动控制回路（回流控制），当流量接近喘振区时自动打开回流阀。2.操作中避免急剧加减负荷。3.定期校验仪表，确保流量、压力指示准确。5.简述空分装置短期停车（加温保存）与长期停车（排液加温）的操作区别。短期停车（保冷）：保持冷箱内设备处于低温状态，停止膨胀机和产品输送，通过排放少量气体维持系统正压，防止外界潮气侵入。目的是为了快速恢复生产，节省重启能耗。长期停车（加温解冻）：必须排放所有液体，利用加热气体（干燥污氮）对全系统设备、管道进行加温吹扫，直至各出口温度恢复常温且无水分、二氧化碳排出。目的是彻底清除残留杂质，防止设备腐蚀和堵塞，便于进行设备检修。6.为什么液氧泵在启动前需要充分预冷？如果预冷不充分会产生什么后果？原因：液氧泵工作在极低温度下（约-180℃）。如果泵体温度较高，低温液体进入后会迅速吸热汽化，产生大量气泡。后果：1.产生气蚀：气泡在叶轮高压区破裂，冲击叶轮表面，导致金属剥落、损坏。2.泵体剧烈振动和噪音。3.扬程和流量急剧下降，无法正常排液。4.密封件可能因温差过大而损坏。7.请描述空分装置中“液空过冷器”和“液氮过冷器”的作用。作用：利用污氮气或纯氮气作为冷源，对出下塔的液空和液氮（或液污氮）进行深冷过冷。具体效益：1.减少液体节流进入上塔时的汽化率（闪蒸气），增加上塔的回流液量，改善精馏工况，提高产品提取率。2.回收返流氮气的冷量，提高换热器的热端温差，减少冷损。8.在空分装置的操作中，如何判断分子筛吸附器是否需要切换或已经失效？监测指标：1.出口CO2含量在线分析仪：当读数超过设定值（如1p2.出口温度曲线：吸附末期，温度会有“冷峰”或“热峰”前移波动。3.运行时间：达到了设计的使用周期（如4小时）。4.压差：吸附器前后压差异常增大，可能提示分子筛粉碎、进水粉化或床层堵塞。六、计算题1.解：氧气中的氧摩尔数（或体积数）：=空气中的总氧量：=氧气提取率η答：该装置的氧气提取率约为99.04。2.解：(1)等熵效率=(2)实际制冷量