《制氮机操作与维护技术知识试题》

导读

●一、填空题题每题2分，共50分

●二、单选题每题1分，共10分

●三、多选题每题2分，共10分

●四、简答题每题6分，共30分

《制氮机操作与维护技术知识试题》

考试时间：90分钟满分：100分

姓名：________________ 得分：________

一、填空题（25题，每题2分，共50分）

1. 制氮机主要技术类型包括_______、_______和_______，其中_______具有启动速度最快的特点。

答案：变压吸附（PSA）制氮机；膜分离制氮机；深冷空分制氮机；变压吸附（PSA）制氮机

2. PSA制氮机的核心吸附剂是_______，其对_______的吸附能力远高于氮气，吸附剂的_______是衡量其性能的关键指标。

答案：分子筛；氧气（O₂）；吸附容量（或比表面积）

3. 制氮机原料气预处理系统必须去除_______、_______和_______，其中_______超标会导致分子筛中毒失效。

答案：水分；油分；粉尘；油分

4. PSA制氮机的工作周期包括_______、_______、_______和_______四个阶段，通过_______实现双塔交替运行。

答案：吸附；均压；解析；冲洗；PLC控制系统（或程序控制器）

5. 膜分离制氮机的核心部件是_______，其材质多为_______，_______在膜中的渗透速率远高于氮气。

答案：膜组件；高分子聚合物；氧气（O₂）

6. 制氮机的氮气纯度通常用_______表示，电子行业要求氮气纯度≥_______%，食品包装行业氧含量需≤_______%。

答案：氮气体积分数；99.999；0.5

7. PSA制氮机的吸附压力通常控制在_______MPa，压力过低会导致_______，过高则增加_______。

答案：0.6-1.0；吸附不充分（或纯度下降）；能耗

8. 制氮机日常巡检需记录的关键参数包括_______、_______、_______和_______。

答案：氮气纯度；产气量；吸附压力；原料气露点

9. 膜分离制氮机的运行温度宜控制在_______℃，温度过高会导致_______老化加速，降低分离效率。

答案：25-40；膜组件（或高分子膜）

10. 深冷空分制氮机的核心分离设备是_______，其利用氮气与氧气的_______差异实现分离，氮气沸点为_______℃。

答案：精馏塔；沸点；-195.8

11. 制氮机原料气压缩机出口压力应稳定在_______MPa，波动范围需控制在_______%以内。

答案：0.7-1.2；±5

12. PSA制氮机吸附塔的切换阀门应每_______进行一次润滑，确保动作响应时间≤_______秒。

答案：每月；0.5

13. 制氮机露点超标（高于-40℃）会导致_______或_______性能下降，需及时更换_______。

答案：分子筛；膜组件；干燥机吸附剂（或滤芯）

14. 深冷空分制氮机的启动时间通常为_______小时，启动过程中需重点监控_______和_______的温度变化。

答案：8-24；主换热器；精馏塔

15. 制氮机的“产气量”单位为_______，指在_______条件下的氮气体积流量。

答案：Nm³/h；标准状态（0℃，101.3kPa）

16.PSA制氮机的均压过程可回收_______，减少_______损失，提高系统运行效率。

答案：塔内残余氮气；压力（或能量）

17. 制氮机安全操作中，氮气管道动火前必须用_______置换，确保氧含量≥_______%后方可作业。

答案：空气；19.5

18. 膜分离制氮机的产气量与纯度成_______关系，纯度从95%提高至99.5%时，产气量会下降_______%。

答案：反比；40-60

19. 制氮机预处理系统中，_______用于去除≥0.1μm的粉尘，_______用于将原料气露点降至≤-40℃。

答案：精密过滤器；吸附干燥机

20.PSA制氮机吸附时间过长会导致_______，过短则会降低_______，需根据纯度要求动态调整。

答案：杂质穿透（或纯度下降）；产气量

21. 制氮机常见故障中，“纯度突然下降”的典型原因包括_______、_______或_______。

答案：吸附剂老化；阀门泄漏；原料气污染

22. 深冷空分制氮机的_______是提供制冷量的核心设备，其绝热效率应≥_______%。

答案：膨胀机；80

23. 制氮机日常维护中，过滤器压差超过_______MPa时需更换滤芯，确保预处理效果。

答案：0.1

24. 氮气储罐的安全阀应每_______校验一次，确保起跳压力设定为_______MPa（根据系统压力调整）。

答案：一年；1.2倍工作压力

25. 制氮机停机前需先关闭_______，再逐步降低_______，避免吸附剂或膜组件受冲击。

答案：原料气进气阀；系统压力

二、单选题（10题，每题1分，共10分）

1. 下列哪种现象不属于PSA制氮机吸附剂失效的典型表现？（）

A. 氮气纯度持续下降

B. 吸附塔压力波动增大

C. 产气量明显减少

D. 原料气露点正常

答案：D

2. 膜分离制氮机运行中，原料气湿度超标的主要危害是（）

A. 膜组件水解老化

B. 产气量突然增加

C. 氮气纯度升高

D. 系统压力升高

答案：A

3. PSA制氮机的吸附时间通常设定为60-120秒，调整依据是（）

A. 原料气流量

B. 氮气纯度要求

C. 环境温度

D. 设备运行年限

答案：B

4. 深冷空分制氮机精馏塔的主要作用是（）

A. 去除原料气中的水分

B. 利用沸点差异分离氮氧

C. 提高原料气压力

D. 储存液态氮气

答案：B

5. 制氮机日常巡检中，不需要每日检查的项目是（）

A. 氮气纯度在线监测数据

B. 吸附塔压力曲线

C. 分子筛更换周期

D. 预处理系统压差

答案：C

6. 下列哪种措施可有效提高PSA制氮机的氮气纯度？（）

A. 降低吸附压力

B. 延长吸附时间

C. 增加冲洗气量

D. 减少均压次数

答案：C

7. 制氮机启动前，原料气预处理系统需达到的核心指标是（）

A. 油分≤0.01ppm，露点≤-40℃

B. 油分≤0.1ppm，露点≤-20℃

C. 油分≤1ppm，露点≤0℃

D. 油分≤10ppm，露点≤20℃

答案：A

8. 膜分离制氮机产气量突然下降的可能原因是（）

A. 原料气压力升高

B. 膜组件堵塞

C. 环境温度升高

D. 氮气纯度降低

答案：B

9. 深冷空分制氮机运行中，精馏塔塔顶温度异常升高的危害是（）

A. 氮气纯度下降

B. 能耗降低

C. 膨胀机效率提高

D. 液氮产量增加

答案：A

10. 制氮机停机后，需保持系统微正压的目的是（）

A. 防止空气进入污染吸附剂

B. 提高下次启动速度

C. 降低设备腐蚀风险

D. 减少能耗损失

答案：A

三、多选题（5题，每题2分，共10分）

1. 影响PSA制氮机氮气纯度的关键操作参数包括（）

A. 吸附压力

B. 吸附时间

C. 冲洗气量

D. 环境湿度

E. 原料气氧含量

答案：ABC

2. 制氮机日常维护的核心内容包括（）

A. 预处理滤芯更换

B. 吸附剂再生或更换

C. 阀门润滑与泄漏检测

D. 在线分析仪校准

E. 设备外观清洁

答案：ABCD

3. 制氮机安全操作要点包括（）

A. 氮气管道严禁敲击或明火作业

B. 进入氮气封闭空间需检测氧含量

C. 定期校验安全阀和压力表

D. 停机后无需泄压直接检修

E. 操作人员需佩戴防毒面具

答案：ABC

4. 膜分离制氮机的性能受哪些因素影响？（）

A. 原料气压力

B. 环境温度

C. 原料气湿度

D. 膜组件使用年限

E. 氮气储罐容积

答案：ABCD

5. 深冷空分制氮机启动过程的关键控制步骤包括（）

A. 缓慢升压至工作压力

B. 逐步降低精馏塔温度

C. 控制膨胀机转速稳定

D. 快速提高原料气流量

E. 监测塔内液位平衡

答案：ABCE

四、简答题（5题，每题6分，共30分）

1. 简述PSA制氮机的启动操作流程及注意事项。

答案：

启动流程：

① 检查预处理系统（过滤器、干燥机）正常，原料气压力≥0.7MPa，油分≤0.01ppm，露点≤-40℃；

② 开启PLC控制系统，确认阀门状态正常，设置吸附时间60-120秒，冲洗气量为产气量的10%；

③ 缓慢打开原料气进气阀，使吸附塔压力逐步升至0.6-1.0MPa；

④ 系统进入自动循环，待运行3-5个周期后，检测氮气纯度，达标后切换至外供。

注意事项：

① 严禁快速升压，避免吸附剂受冲击粉化；

② 纯度未达标前不得外供，需排放至放空系统。

2. 分析PSA制氮机氮气纯度突然下降的常见原因及排查处理步骤。

答案：

常见原因：

① 吸附剂老化或中毒（油分/水分超标）；② 切换阀门泄漏；③ 吸附时间设置过长；④原料气压力波动过大。

排查处理步骤：

① 检测原料气油分和露点，若超标则更换预处理滤芯和干燥机吸附剂；

② 检查吸附塔压力曲线，若异常波动则定位泄漏阀门，更换密封件或阀门；

③ 缩短吸附时间（如从120秒调至90秒），增加冲洗气量，重新检测纯度；

④ 稳定原料气压力至0.6-1.0MPa，必要时调整压缩机输出压力。

3. 说明制氮机预处理系统的组成及各部分维护周期。

答案：

预处理系统组成及维护周期：

① 空气过滤器：分为初效（1μm）、中效（0.1μm）过滤器，用于去除粉尘；初效滤芯每月更换，中效滤芯每3个月更换；

② 冷冻干燥机：降低原料气露点至2-10℃；每周排水，每6个月清洗换热器，每年更换冷媒；

③ 吸附干燥机：进一步脱水至露点≤-40℃；吸附剂每1-2年更换，单向阀每季度检查密封性；

④ 除油器：去除油分至≤0.01ppm；活性炭滤芯每3-6个月更换，定期检测油分含量。

4. 简述膜分离制氮机的日常操作维护要点。

答案：

膜分离制氮机日常操作维护要点：

① 参数监控：实时监测原料气压力（0.6-1.0MPa）、温度（25-40℃）、露点（≤-20℃），每小时记录一次；

② 膜组件保护：严禁原料气带油、带水，发现预处理失效立即停机，更换膜组件前需彻底吹扫；

③ 压力控制：保持原料侧与渗透侧压差稳定，避免剧烈波动（压差≤0.8MPa）；

④ 定期维护：每月检查膜组件进出口压力差（升高50%需清洗），每半年检测产气量和纯度；

⑤ 环境控制：保持设备运行环境清洁通风，避免阳光直射和高温（环境温度≤45℃）；

⑥ 停机保护：长期停机需充氮气保护（压力0.2MPa），防止膜组件受潮。

5. 制氮机运行中发生“产气量骤降”故障，列出可能原因及应急处理措施。

答案：

可能原因：

① 原料气压缩机故障，进气压力不足；②预处理系统堵塞（过滤器或干燥机）；③ 吸附塔/膜组件堵塞；④ 阀门未完全打开或卡涩。

应急处理措施：

① 检查压缩机运行状态，若压力＜0.7MPa，切换备用压缩机或停机检修；

② 检测预处理系统压差，若超过0.1MPa，紧急更换过滤器滤芯和干燥机吸附剂；

③ 关闭进气阀，对吸附塔/膜组件进行反向吹扫，清除堵塞物；

④ 检查阀门动作状态，手动操作阀门至全开位，必要时更换电磁阀或气动执行器；