制氧工考试
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相似问题和答案
第1题：
小型空分设备氧、氮的产量和质量下降，甚至出不了氧，是由哪些原因引起的？
正确答案: 其原因有以下四个方面：
1）空压机排气量不足，造成分馏塔原料空气不足，引起塔板漏液，影响分馏效果。而空压机排气不足的原因有：
①进、排气阀门不密封。由于阀门弹簧弹力不匀或弹力不足、弹簧断裂、阀门磨损、升高限制器磨损、阀片断裂、阀门结炭结垢等；
②气缸或活塞环磨损、漏气，填料函装配不好或磨损漏气；
⑧吹除阀及其他阀门大量漏气。特别是吹除阀，因使用频繁，容易损坏，产生漏气；
④电机转速不够或电压过低，造成排气量减少；
⑤空气过滤器严重堵塞，冷却器漏气或外部管路连接法兰泄漏等等。
原料空气量的严重不足，会延长分馏塔的出氧时间。特别是带氩塔或制高氮的设备，空气量减少对产品质量有很大影响。
2）纯化器吸附水分、二氧化碳的效果不好，使大量水分与二氧化碳带入分馏塔，堵塞热交换器和塔板筛孔，造成塔内阻力增大，运转不稳定，甚至产生液悬，将精馏过程破坏。引起纯化器吸附效果下降的主要原因是：
①纯化器使用时间过长，吸附剂再生不彻底或未再生好就提前切换使用；
②吸附剂被油、灰尘污染，气流阻力增大，导致吸附能力下降。
3）膨胀机产冷严重不足，使分馏塔冷量不足。引起膨胀机产冷量减少的主要原因有（指活塞式膨胀机）：
①进排气阀芯磨损漏气。由于弹簧疲劳，弹力不足，阀门关闭不严；
②密封圈螺母拧得太紧，使阀杆升降迟缓；
③气缸、活塞环磨损严重，气缸拉毛，导致漏气；
④膨胀机皮带过松，进入膨胀机气量达不到设计要求，使冷量减少，并会引起飞车；
⑤膨胀机进气调节阀损坏（例如通-6阀、安全截止阀、凸轮调节器等），使进膨胀机的气量、温度无法控制；
4）分馏塔精馏效果下降。除上述外，主要原因还有：
①分馏塔内漏气、漏液，气量损失大，冷损大；
②分馏塔运转周期末期，被水分、二氧化碳或灰尘等堵塞；
③保冷箱内绝热材料受潮，受振后下沉，使塔顶外露，冷损增大；
④塔体不垂直，使塔板上液面不均匀；
⑤不常见的故障有：冷凝蒸发器或液空、液氮过冷器的中、低压之间窜气，热交换器中氧、氮隔层之间窜气。
当然，影响分馏塔氧、氮纯度及产量下降的原因还很多，例如由于操作过快引起液悬等。因此，平时要精心操作，仔细观察，发现故障及时消除，并重视机器、设备的日常维护保养。
第2题：
有时启动压缩机发生冲击声是何原因？怎样消除？
正确答案: 原因是：①气缸或冷却器内管有大量积水。②气缸内落入杂物。
消除方法：①打开气阀，排队积水，消除缸内杂物。②检查、寻找进水原因（冷却器、水套是否渗漏）。③检查油水吹除阀是否堵塞。
第3题：
如何缩短自清除流程全低压空分设备的启动时间？
正确答案: 板翅式切换式换热器的热容量小，空分设备的启动时间较短，在30~40小时的水平。就操作来说，操作要领为，要防止水份和二氧化碳带入塔内，严格控制好冷端和热端温差；注意主冷的冷却；充分发挥多台膨胀机的制冷能力；合理分配、利用冷量，依靠设备本身的潜力使启动时间缩短。此外，借助外部冷源也是缩短启动时间的有效办法。当主冷冷却结束，出现液体时，从外部输入液氧、液空或液氮，当主冷液位达到正常液面时可停止输液，空分塔可进入调纯阶段。采用这种输液技术，启动时间可缩短12小时以上，这是一种很经济的方法。
第4题：
小型空分设备启动初期，膨胀机已达到最大进气经过，高压压力还继续升高，这时是开大节一1阀好，还是将部分空气放空好？
正确答案: 这要视下塔压力而定。若下塔压力低于0.55MPa（表压），则开大节-1阀好。这是因为：
1）打开节-1阀，可以充分利用第二热交换器传热面积，缩小热端温差。当T2温度达-140℃后，此时分馏塔液空尚未产生，需要大量冷量。节-1阀开得过小，还将部分空气放空，这就意味着高压空气通过第二热交换器的量很少，返流气体的冷量不能正常地传递给高压空气，从而进入第一热交换器的冷量比正常时增多，高压空气进膨胀机的温度下降过快，膨胀后的温度随着下降。同时由于第一热交换器负荷过重，致使热端温差扩大，冷损增加，使启动时间延长。如果开大节-1阀，可使进入第二热交换器的高压空气量增多，返流气体交给高压空气的冷量也就增多。一方面可以使T3温度逐渐下降；另一方面可以使进膨胀机前的温度提高，膨胀机后温度下降减缓。冷量得到充分回收，热端温差缩小，冷损减少；
2）充分利用等温节流效应，增加制冷量。高压空气通过节-1阀虽然不会产生冷量，但是可以降温，起到转换能量的作用。如果把部分高压空气放空掉，空压机白白消耗了能量，其等温节流效应得不到利用，使启动时间延长，这是很可惜的。如果开大节-1阀，高压空气通过节-1阀时，能使节流后的空气温度降低。这部分气体返回热交换器内，使高压空气温度进一步下降，等温节流效应就得到充分利用，可以使启动时间缩短。
具体操作方法如下：在T2温度未达到-140℃之前，使高压空气尽可能地通过膨胀机制冷。如果空气有富裕，下塔压力低于0.5MPa，也可开节-1阀调节高压。在T2温度达-140℃后，此时，塔内温度普遍降低，中压压力也下降了，可以逐渐开大节-1阀，但必须保持高压压力在设备允许的最高操作压力。当T2温度继续下降时，可减少膨胀量，即采取调低膨胀机转速或采取机前节流的办法来控制T2温度。不必把空气放空。
3）当下塔压力高于0.55MPa，接近下塔最高操作压力时，则应将部分空气放空为好。这是因为下塔最高操作压力为0.6MPa，稍一疏忽，易引起下塔超压；另一方面，膨胀机前、后的压差缩小，产冷量相对减少。特别是透平式膨胀机启动时进气压力一般在1.5～1.6MPa已达到膨胀机最高转速，高压压力已不能再提高了。下塔压力过高，膨胀前、后压差缩小，总的制冷量反而会减少。因而，此时放空比开节-1阀为好。
第5题：
小型空分设备生产部分液氧时如何操作？
正确答案: 当小型空分设备打算生产部分液氧时，首先要求装置生产更多的制冷量，以便在蒸发器内积聚起更多的液氧。所以，要关小节-1阀，控制T3温度在-155～-160℃，适当关小凸轮，把高压压力控制在设备允许的最高压力。
待液氧面将上升到比生产气氧时更高的高度[-6.1kPa（39cm四氯化碳柱）]时，可以打开液氧排放阀或氧分析阀抽取液氧。同时要适当关小氧气流量，以确保氧气纯度的使用要求。当液氧液面低于4.8kPa（30cm四氯化碳柱）时，应停止排放。待液氧液面升到6.3kPa（39cm四氯化碳柱）时再排放。
当不需要液氧时，应进行降压，以保持液氧液面的稳定，恢复抽取液氧前的工况。
第6题：
小型空分设备液氧液面怎样控制？
正确答案: 在生产气氧的设备中，液氧液面的稳定与否是判断冷量平衡的主要标志。设备在正常运转的情况下，液氧面应稳定在一个设计高度附近。如果液氧面上升，即说明冷量过剩；液面下降，则说明冷量不足。冷量过剩或不足都难以同时提取纯氧和纯氮。
液氧液面的高低影响冷凝蒸发器的有效换热面积，液面控制得高一些，调整时可以减小产品纯度的波动。液面控制得过低时，使冷凝蒸发器的有效换热面积减少，氮蒸气不易冷凝而使下塔压力升高（传热温差扩大）。因此，液氧面的高度应控制在同时有利于氮蒸气充分冷凝、液氧充分蒸发的理想高度。对不同的设备有其最佳点。例如，对50型分馏塔液氧面可控制在6.4kPa（40cm四氯化碳柱）。如果冷凝蒸发器传热面脏污，导致传热性能降低时，液氧面要适当控制得高一点，但液面不超过冷凝器管长的80%～90%。
控制液氧面高度的手段是膨胀机的凸轮和高压节流阀。液氧面小范围波动，可单独用节流阀调节。节流阀关小时，高压上升，膨胀机进气量增加，产冷量增多，液面上升；反之，节流阀开大时液氧面下降。如果液面升降范围较大或需制取部分液氧时，必须节流阀和凸轮配合调节。凸轮开大、相应关小节-1阀，维持高压压力不变，则冷量增加，液氧面上升。
在液空液面过高的情况下，液空节流阀开大时，液氧面上升。液空节流阀关小时，液氧面下降。如果阀被二氧化碳阻塞，液氧面要下降。此时要急剧转动阀杆进行刮霜，必要时适当开大液空节流阀。
随着上塔压力的升高，液氧沸点就会升高，从而使主冷的温差缩小，液氧面将因其蒸发减慢而暂时上升。反之，如上塔压力降低，能导致液氧面下降。
第7题：
小型空分设备分馏塔加温时，为什么要对低压压力进行控制？
正确答案: 分馏塔加温时控制低压的目的是加快分馏塔的加温速度。如果低压压力不加控制，加温气体很快从阻力较小的氧气、氮气排出管中排出，阻力较大的小管道（如分析阀、液面计阀等）和膨胀机部位的加热气量很小，易造成有的管道温度过高，而有的管路加温不彻底。因此一开始加温时要关小氧气、氮气放空阀，限制排放量，使低压压力提高，以增加阻力大的管路的气量，使加温彻底、速度加快。
在分馏塔加温的同时，往往分子筛纯化器也需加温。若低压压力过低，就会影响纯化器的再生。但是压力也不能超过正常工作压力，以保证安全。
第8题：
小型空分设备中液空的液面怎样控制？
正确答案: 液空液面在一定范围内，它的高低对液空、液氮纯度没有什么影响。但是，如果液空液面太低，会造成液空节流阀导入上塔的液体中夹带蒸气，使下塔的上升蒸气减少，同时使液空的氧纯度下降，氧、氮纯度下降。严重时还会产生漏液，液空、液氮纯度均下降。如果液空液面过高，液体淹没下层塔板，使其失去精馏作用。因此，液空液面要保持在规定的范围内。
液空液面的控制主要是靠液空节流阀。关小节流阀，则液面上升。反之则液面下降。液空节流阀的开度应控制液空液面在正常范围内。
有时，液空节流阀被固体二氧化碳所阻塞，导致液空液面上升。此时，应急剧转动节流阀，以清除冻结的干冰，称之为“刮霜”。
若关小液氮节流阀，会使下塔回流液增多，液空液面稍见上升，纯度下降；反之，液空液面有所下降。此时应相应地调节液空节流阀开度。
下塔出现液悬时，塔板上的液体间歇性地倾流而下，会导致液空液面时高时低。此时，应及时消除液悬，才能使液空液面稳定。
第9题：
小型空分设备级、氮排出阀的作用原理是什么？
正确答案: 氧、氮排出阀是控制氧气、氮气的纯度和低压压力用的。当氧气纯度低于使用要求时，就应该把氧气排出阀关小，使氧气流量减少数格；同时开大氮气排出阀，把氮气流量开大数格，以保持低压压力。反之，氧气纯度过高而氮气纯度低于使用要求时，用“关氮开氧”的方法来提高氮气纯度。氧气与氮气纯度提高的方法是相反的，它们之间互相制约，但也是矛盾的统一，所以在调整时要缓慢。每次调整范围在流量计指示读数的1格左右，同时要注意滞后作用，要有预见性，一定要两面兼顾。
低压压力关系到上塔精馏工况的稳定。单纯从精馏的角度来说，上塔的压力越低越有利，但必须顾及到纯化器的再生需要，所以一般控制在0.05MPa（表压）左右。需要提高低压压力时，把氧、氮排出阀同时关小几格流量；反之，需要降低压力时可以同时开大几格流量，以保证氧、氮纯度稳定。
氧、氮排出阀的操作原理是：分馏塔内空气精馏过程必须具有一定的上升蒸气量和一定比例的回流液才能实现。冷凝蒸发器为上塔提供上升蒸气量，并从中抽出小部分作为氧气产品。当氧气排出阀关小或氮气出口阀开大时，抽出的氧气量减少，上塔上升的蒸气量增多，蒸气中的氧分子在塔板液层中冷凝量就增加。相应产生的冷凝热也增加，液层中的氮分子得到充分的蒸发，上塔塔板液相中氧分子相应增加，流入冷凝蒸发器中的液氧纯度就提高。同时在塔板上液相氮分子蒸发过程中，被带走的氧分子也相应地增加，出塔氮气中的氧含量也增加。
因此“关氧开氮”的结果是提高了氧气纯度，降低了氮气纯度，减少了氧气产量。反之，“开氧关氮”时（若不抽馏分工况下或馏分抽取量不变时），氮气抽取量的减少，必然增加了氧气抽出量。上塔上升的蒸气量就会减少，相对的回流比增大，蒸气中的氧分子在液相中总的冷凝量减少，相对地放出冷凝热也减少，液相中氮分子就不可能充分地蒸发。因此“开氧关氮”的结果，使出塔氮气纯度提高，氧气纯度下降，氧气产量增加。
第10题：
小型空分设备缩短启动时间的操作要领的主要原理是什么？
正确答案: 这是因为在启动阶段空分塔内的温度距正常工作温度（-172～-194℃）较大，精馏需要大量液体，因此，启动阶段需大量的冷量。生产冷量的多少，取决于膨胀机的制冷量和高压压力。膨胀制冷量多少决定于膨胀机效率、前后的压差、通过膨胀机的气量。当膨胀机效率一定时，扩大膨胀机前、后的压差和增大进气量就可增加制冷量。扩大膨胀机前、后压差的办法是：将高压压力控制在设备允许的最高压力，中压压力尽可能降低，要打开所有吹除阀、分析阀。低压压力对中压有影响，也应尽可能降低，只要能满足纯化器再生就可以。
冷却阶段，当膨胀机后温度T2达～140℃时打开节-1阀。过早或过迟都不利于缩短启动周期。过早打开节-1阀会减少膨胀机制冷量；过迟则会使热端冷损过大，并影响节-1阀前温度的下降。从-140℃开始至T2温度达正常温度（-155～-165℃）之间，约有1h的气量分配、转换过程，即冷却阶段向积液阶段过渡。
由于通过膨胀机的气量是不能产生液体的，而液体只能在第二热交换器内进一步冷却后通过节-1阀产生。严格地说，空气达3.65MPa（绝压）、-140.68℃时开始液化，节流阀后达0.6MPa、-173℃才能产生液体。为了减少节流气化，需要有一定过冷度。即要把节-1阀前温度控制在-155～-165℃之间。这一过渡阶段，为了确保膨胀机的制冷量，又要使T3温度迅速下降。要合理地分配气量，就必须控制T2温度在-140～-155℃之间。
积液阶段：为了尽量多地产生液体、并尽快地积聚起来，一方面要保持高压压力和T3温度；另一方面，关小氧流量和控制低压及出口温度差。关小氧流量，增加上塔底部蒸发量，有利于氧纯度的提高；减小冷凝蒸发器温差，有利液氧的积聚。从这个意义上讲，应将氧气出口阀全关。但这样会使热交换器传热面积减少，热端温差扩大。所以，氧气流量控制在正常流量的1/3为佳。提高低压压力的目的，是缩小上塔与下塔之间的压差，从而使冷凝蒸发器温差减少，有利于液氧的积聚。
在调纯阶段初期需要大量冷量。当液空、液氮节流阀关小时，下塔、上塔上升蒸气量增加，阻止小孔漏液，液体在塔板上积聚、并开始精馏。因此，关阀必须缓慢，确保液氧面稳定。该两阀开度是否合理的标志，是液氧液面是否保持在430～500mm的范围，关阀结束时液空、液氧纯度是否在设计范围内。
在关阀基本结束，塔内精馏工况已建立，冷量仅仅用来弥补绝热层的跑冷损失和热端温差的冷损。因此必须降压，以减少冷量的生产。冷量多少的标志是液氧液面。在保持液氧液面的前提下，高压压力越低越好。
生产的目的是获得成品。成品的产量与纯度成反比例，必须合理调节。由于流量改变，热端温差随之改变。为此，应及时调节入塔空气量的分配。