Найти среднюю молярную массу нефтяных фракций A, B, C и D по их физическим характеристикам: начало кипения н.к., °С, конец кипения к.к., °С, характеризующий фактор К, абсолютная плотность при 20°С, ρ кг/м3. Определить среднюю молярную массу смеси этих фракций, если они смешиваются:
в молярном соотношении A/B/C/D;
в массовом соотношении A/B/C/D;
в объемном соотношении A/B/C/D.
Таблица – Вариант к задаче 3
Наименование параметров Значения параметров
Фракция А
н.к., 0С
к.к., 0С
Характеризующий фактор К
165
175
10,4
Фракция В
н.к., 0С
к.к., 0С
Характеризующий фактор К
160
170
10,9
Фракция С
Плотность при 200С ρ, кг/м3
763
Фракция D
Плотность при 200С ρ, кг/м3
775
Молярное соотношение A/B/C/D 2/5/3/1
Массовое соотношение A/B/C/D 3/2/4/6
Объемное соотношение A/B/C/D 8/1/5/6
Решение
Среднюю молярную массу фракции можно найти по формуле Войнова:
М=7∙К-21,5+0,76-0,04∙К∙t+0,0003∙K-0,00245∙t2,
где К – характеризующий фактор;
t-средняя молярная температура кипения, 0С.
По формуле Войнова рассчитываем среднюю молярную массу нефтяных фракций А и В.
tА=165+1752=1700С;
МА=7∙10,4-21,5+0,76-0,04∙10,4∙170+0,0003∙10,4-0,00245∙1702=129,14кгкмоль;
tВ=160+1702=1650С;
МВ=7∙10,9-21,5+0,76-0,04∙10,9∙165+0,0003∙10,9-0,00245∙1652=130,58кгкмоль
Связь между молекулярной массой и относительной плотностью нефтяных фракций устанавливается формулой Крэга:
М=44,29∙ρ15151,03-ρ1515
Взаимный пересчет значений ρ420 и ρ1515 производится по формуле:
ρ1515=ρ420+5∙α,
где -поправка на изменение плотности при изменении температуры на один градус.
В интервале ρ420=0,7600-0,7699 α=0,000818.
В интервале ρ420=0,7700-0,7799 α=0,000805.
По формуле Крэга рассчитываем среднюю молекулярную массу фракций С и D.
ρ15.C15=0,763+5∙0,000818=0,76709
МC=44,29∙0,767091,03-0,76709=129,23 кгкмоль;
ρ15.D15=0,775+5∙0,000805=0,77902;
МD=44,29∙0,779021,03-0,77902=137,47 кгкмоль.
Пусть х – молярная доля фракции D в смеси фракций А, В, С, D
. Определим мольные доли указанных фракций в смеси при соотношении A/B/C/D=2/5/3/1:
2·х+5·х+3·х+х=1→х=0,091
Тогда получим: хА=0,182; хВ=0,455; хС=0,273; хD=0,091.
Рассчитываем среднюю молярную массу смеси по правилу аддитивности:
Мсм=ΣMi∙xi
Мсм=129,14∙0,182+130,58∙0,455+129,23∙0,273+137,47∙0,091=130,71кгкмоль
Аналогично определим массовые доли указанных фракций в смеси при соотношении A/B/C/D=3/2/4/6:
3·х+2·х+4·х+6·х=1→х=0,066
Тогда получим: хА=0,199; хВ=0,134; хС=0,267; хD=0,400.
Рассчитываем среднюю молярную массу смеси по правилу аддитивности:
Мсм=1ΣxiMi
Мсм=10,199129,14+0,134130,58+0,267129,23+0,400137,47=132,57кгкмоль
Аналогично определим объемные доли указанных фракций в смеси при соотношении A/B/C/D=8/1/5/6:
8·х+х+5·х+6·х=1→х=0,05
Тогда получим: хА=0,400; хВ=0,050; хС=0,250; хD=0,300.
Определим плотности фракций А и В исходя из формулы Крэга:
129,14=44,29∙ρ15.А151,03-ρ15.А15→ρ15.А15=0,76699;
0,76699=ρ4.А20+5∙0,000818→ρ4.А20=0,76290;
130,58=44,29∙ρ15.В151,03-ρ15.В15→ρ15.В15=0,76913;
0,76913=ρ4.В20+5∙0,000818→ρ4.В20=0,76504
Выполняем пересчет объемных долей фракций в массовые:
xi=xvi∙ρiΣxvi∙ρi;
Σxvi∙ρi=0,4∙762,90+0,05∙765,04+0,25∙763+0,3∙775=766,66
xА=0,4∙762,90766,66=0,398;
xВ=0,05∙765,04766,66=0,050;
xС=0,25∙763766,66=0,249;
xD=0,3∙775766,66=0,303
Рассчитываем среднюю молярную массу смеси по правилу аддитивности:
Мсм=1ΣxiMi
Мсм=10,398129,14+0,050130,58+0,249129,23+0,303137,47=131,65кгкмоль
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
