空分車間應知部分題庫含答案一、填空題1.空分裝置中，空氣經(jīng)壓縮、冷卻、凈化后，進入（精餾塔）進行精餾分離。答案：精餾塔解析：精餾塔是實現(xiàn)空氣精餾分離的關(guān)鍵設(shè)備，經(jīng)過預處理的空氣在其中利用各組分沸點不同進行分離。2.分子篩吸附器的再生方法一般有（加熱再生）和降壓再生兩種。答案：加熱再生解析：加熱再生是通過升高溫度使被吸附的雜質(zhì)解吸；降壓再生則是降低壓力讓雜質(zhì)脫離吸附劑表面。3.空分裝置中，液氧的沸點比液氮的沸點（高）。答案：高解析：液氮沸點約為-196℃，液氧沸點約為-183℃，所以液氧沸點比液氮高。4.透平膨脹機的工作原理是氣體在（噴嘴）中膨脹，將壓力能轉(zhuǎn)化為動能。答案：噴嘴解析：氣體在噴嘴中流速增加，壓力和溫度降低，實現(xiàn)壓力能到動能的轉(zhuǎn)化。5.空分裝置中，氬餾分一般從（上塔中部）引出。答案：上塔中部解析：上塔中部的氬含量相對較高，在此引出氬餾分便于后續(xù)提取氬氣。二、選擇題1.空分裝置中，空氣壓縮后溫度升高，為了降低空氣溫度，通常采用（）進行冷卻。A.水冷器B.氨冷器C.空冷器答案：A解析：水冷器利用水作為冷卻介質(zhì)，能有效降低壓縮空氣的溫度，在空分裝置中應用廣泛；氨冷器一般用于更低溫度的冷卻；空冷器冷卻效果相對較弱。2.分子篩吸附器對水分、二氧化碳和乙炔的吸附順序是（）。A.水分＞二氧化碳＞乙炔B.二氧化碳＞水分＞乙炔C.乙炔＞水分＞二氧化碳答案：A解析：分子篩對水分的吸附能力最強，其次是二氧化碳，對乙炔的吸附能力相對較弱。3.透平膨脹機的絕熱效率一般在（）左右。A.60%-70%B.70%-80%C.80%-90%答案：C解析：現(xiàn)代透平膨脹機的絕熱效率較高，通常在80%-90%左右。4.空分裝置中，上塔的壓力一般控制在（）MPa左右。A.0.03-0.05B.0.05-0.07C.0.07-0.09答案：B解析：上塔壓力一般控制在0.05-0.07MPa左右，以保證精餾過程的正常進行。5.液氧中乙炔含量過高可能會引起（）。A.爆炸B.燃燒C.中毒答案：A解析：乙炔是一種易燃易爆物質(zhì)，在液氧中積聚到一定濃度時，可能會引發(fā)爆炸。三、判斷題1.空分裝置中，空氣的凈化主要是去除其中的水分、二氧化碳和灰塵等雜質(zhì)。（）答案：正確解析：水分、二氧化碳和灰塵等雜質(zhì)會影響空分裝置的正常運行，必須進行凈化去除。2.分子篩吸附器在吸附過程中，溫度會升高。（）答案：正確解析：吸附過程是放熱過程，所以分子篩吸附器在吸附時溫度會升高。3.透平膨脹機在啟動時，應先通入氣體，再打開噴嘴。（）答案：錯誤解析：透平膨脹機啟動時，應先打開噴嘴，再通入氣體，以避免轉(zhuǎn)子受到?jīng)_擊。4.空分裝置中，下塔的壓力比上塔的壓力低。（）答案：錯誤解析：下塔壓力一般高于上塔壓力，以保證精餾過程的順利進行。5.液氧泵在運行過程中，必須保證泵的進口有一定的液柱高度。（）答案：正確解析：保證泵進口有一定液柱高度可以防止液氧汽化，避免氣蝕現(xiàn)象的發(fā)生。四、簡答題1.簡述空分裝置的工藝流程。答案：空分裝置的工藝流程一般包括以下幾個主要步驟：-空氣壓縮：空氣經(jīng)空氣過濾器過濾后，進入空氣壓縮機壓縮至一定壓力。-空氣冷卻：壓縮后的空氣進入水冷器，利用水冷卻降低溫度。-空氣凈化：冷卻后的空氣進入分子篩吸附器，去除其中的水分、二氧化碳和乙炔等雜質(zhì)。-換熱：凈化后的空氣進入主換熱器，與返流氣體進行熱交換，溫度降低至接近液化溫度。-精餾分離：冷卻后的空氣進入精餾塔，利用各組分沸點不同進行精餾分離，得到氧氣、氮氣等產(chǎn)品。-產(chǎn)品提?。簭木s塔中提取出氧氣、氮氣等產(chǎn)品，并進行相應的儲存和輸送。2.分子篩吸附器的工作原理是什么？答案：分子篩吸附器的工作原理基于分子篩的吸附特性。分子篩是一種具有均勻微孔結(jié)構(gòu)的固體吸附劑，其微孔尺寸與被吸附分子的大小相當。當含有雜質(zhì)的氣體通過分子篩吸附器時，雜質(zhì)分子會被吸附在分子篩的微孔表面，而氣體中的其他分子則可以通過。隨著吸附過程的進行，分子篩的吸附能力逐漸飽和，此時需要對分子篩進行再生。再生過程一般采用加熱再生或降壓再生的方法，使被吸附的雜質(zhì)分子從分子篩表面解吸，恢復分子篩的吸附能力。3.透平膨脹機在空分裝置中有什么作用？答案：透平膨脹機在空分裝置中具有重要作用，主要包括以下幾點：-制冷：透平膨脹機通過氣體的絕熱膨脹，將壓力能轉(zhuǎn)化為動能，使氣體溫度降低，為空分裝置提供冷量。-能量回收：在膨脹過程中，透平膨脹機可以回收一部分能量，驅(qū)動發(fā)電機或其他設(shè)備，提高裝置的能源利用效率。-調(diào)節(jié)工況：通過調(diào)節(jié)透平膨脹機的膨脹比和流量，可以調(diào)節(jié)空分裝置的制冷量和工況，保證裝置的穩(wěn)定運行。4.如何保證空分裝置的安全運行？答案：為保證空分裝置的安全運行，可以采取以下措施：-嚴格控制工藝參數(shù)：如壓力、溫度、流量等，確保裝置在設(shè)計范圍內(nèi)運行。-加強設(shè)備維護：定期對設(shè)備進行檢查、維護和保養(yǎng)，及時發(fā)現(xiàn)和處理設(shè)備故障。-確?？諝鈨艋Ч罕ＷC分子篩吸附器等凈化設(shè)備的正常運行，有效去除空氣中的雜質(zhì)。-監(jiān)測液氧中乙炔等危險物質(zhì)含量：定期分析液氧中乙炔等易燃易爆物質(zhì)的含量，防止積聚引發(fā)爆炸。-制定應急預案：制定完善的應急預案，定期進行演練，提高應對突發(fā)事故的能力。-加強人員培訓：提高操作人員的安全意識和操作技能，嚴格遵守操作規(guī)程。5.液氧泵在運行過程中可能會出現(xiàn)哪些故障？如何處理？答案：液氧泵在運行過程中可能出現(xiàn)的故障及處理方法如下：-氣蝕：現(xiàn)象為泵振動增大、流量和揚程下降。原因是泵進口液柱高度不足或液氧溫度過高。處理方法是增加泵進口液柱高度，檢查并調(diào)節(jié)液氧溫度。-泄漏：表現(xiàn)為泵體周圍有液氧泄漏?？赡苁敲芊鈸p壞等原因。處理方法是更換密封件。-電機故障：如電機過熱、電流異常等。可能是電機過載、繞組短路等原因。處理方法是檢查電機負載情況，對電機進行檢修。-軸承損壞：會導致泵振動加劇、有異常聲響。處理方法是更換軸承。五、計算題1.已知進入空分裝置的空氣流量為10000m3/h，空氣中氧氣的體積分數(shù)為21%，氮氣的體積分數(shù)為78%，氬氣的體積分數(shù)為1%。求每小時進入空分裝置的氧氣、氮氣和氬氣的體積。答案：氧氣的體積：$V_{O_2}=10000\times21\%=2100m3/h$氮氣的體積：$V_{N_2}=10000\times78\%=7800m3/h$氬氣的體積：$V_{Ar}=10000\times1\%=100m3/h$2.某透平膨脹機的進口壓力為0.5MPa，進口溫度為100K，出口壓力為0.1MPa，絕熱效率為85%。求該透平膨脹機的出口溫度。（已知空氣的絕熱指數(shù)$k=1.4$）答案：根據(jù)絕熱膨脹公式$T_2=T_1(\frac{P_2}{P_1})^{\frac{k-1}{k}}$，其中$T_1$為進口溫度，$P_1$為進口壓力，$P_2$為出口壓力，$k$為絕熱指數(shù)。先計算絕熱膨脹后的溫度$T_{2s}$：$T_{2s}=100\times(\frac{0.1}{0.5})^{\frac{1.4-1}{1.4}}\approx63.1K$因為絕熱效率$\eta=\frac{T_1-T_2}{T_1-T_{2s}}$，已知$\eta=85\%$，$T_1=100K$，$T_{2s}=63.1K$，則：$0.85=\frac{100-T_2}{100-63.1}$$100-T_2=0.85\times(100-63.1)$$100-T_2=0.85\times36.9$$100-T_2=31.365$$T_2=100-31.365=68.635K$六、論述題1.論述空分裝置節(jié)能的主要途徑。答案：空分裝置節(jié)能是降低生產(chǎn)成本、提高經(jīng)濟效益的重要措施，主要途徑包括以下幾個方面：-優(yōu)化工藝流程：-采用先進的精餾技術(shù)，如規(guī)整填料塔，提高精餾效率，降低能耗。規(guī)整填料具有比表面積大、傳質(zhì)效率高的特點，可以減少塔板數(shù)，降低塔的阻力，從而降低能耗。-合理配置換熱器，提高換熱效率。優(yōu)化換熱器的結(jié)構(gòu)和材質(zhì)，增加換熱面積，減少冷熱流體之間的溫差，降低換熱過程中的不可逆損失。-提高設(shè)備性能：-選用高效的壓縮機，提高壓縮效率。現(xiàn)代壓縮機采用先進的設(shè)計和制造技術(shù)，如多級壓縮、中間冷卻等，可以有效降低壓縮能耗。-改進透平膨脹機的性能，提高絕熱效率。通過優(yōu)化膨脹機的設(shè)計和制造工藝，減少泄漏和摩擦損失，提高膨脹機的制冷效率。-加強運行管理：-優(yōu)化操作參數(shù)，根據(jù)生產(chǎn)需求合理調(diào)整裝置的運行工況。例如，根據(jù)氧氣和氮氣的產(chǎn)量需求，調(diào)整精餾塔的壓力、溫度和回流比等參數(shù)，使裝置在最佳狀態(tài)下運行。-加強設(shè)備的維護和保養(yǎng)，確保設(shè)備的正常運行。定期對設(shè)備進行檢查、清洗和維修，及時更換磨損的部件，保證設(shè)備的性能穩(wěn)定。-能源綜合利用：-回收裝置中的余熱，用于預熱空氣或其他工藝過程。例如，利用壓縮機的排氣余熱預熱進入分子篩吸附器的空氣，減少加熱能耗。-采用聯(lián)合循環(huán)發(fā)電等技術(shù)，將空分裝置與其他能源系統(tǒng)相結(jié)合，實現(xiàn)能源的梯級利用。例如，將空分裝置產(chǎn)生的廢氣用于燃氣輪機發(fā)電，提高能源利用效率。2.論述空分裝置中安全管理的重要性及主要措施。答案：空分裝置中安全管理具有極其重要的意義，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：-保障人員生命安全：空分裝置涉及到高壓、低溫、易燃易爆等危險物質(zhì)和工況，如果發(fā)生安全事故，如爆炸、泄漏等，會對操作人員的生命安全造成嚴重威脅。-保證設(shè)備正常運行：安全管理可以有效預防設(shè)備故障和事故的發(fā)生，減少設(shè)備損壞和維修成本，保證空分裝置的連續(xù)穩(wěn)定運行。-保護環(huán)境：空分裝置中的一些物質(zhì)，如氧氣、氮氣等，如果泄漏到環(huán)境中，可能會對環(huán)境造成影響。安全管理可以防止這些物質(zhì)的泄漏，保護環(huán)境。為了確保空分裝置的安全運行，應采取以下主要措施：-建立健全安全管理制度：制定完善的安全操作規(guī)程、安全檢查制度、應急預案等，明確各崗位的安全職責，確保安全管理工作有章可循。-加強安全教育培訓：對操作人員進行定期的安全教育培訓，提高他們的安全意識和操作技能。培訓內(nèi)容包括安全法規(guī)、操作規(guī)程、事故案例分析等。-強化設(shè)備安全管理：定期對設(shè)備進行檢查、維護和保養(yǎng)，確保設(shè)備的性能良好。對關(guān)鍵設(shè)備如壓縮機、透平膨脹機等，要