Задача №2

Газовая смесь состоит азота, углекислого газа, сероводорода, метана, этана, пропана, изо-бутана и н-бутана. Смесь находится при следующих условиях давление Р=10.5 атм., температура Т=125 °С. Найти: общую массу смеси, массовый и мольный состав смеси с точностью до 1-ой десятой процента. Зная объем компонентов при этих условиях. Ответ представить в виде таблицы.

Дано:

Таблица №3

Компонент	Объем. м^3
Азот	70
Углекислый газ	350
Сероводород	190
Метан	1350
Этан	1800
Пропан	2600
Изо-бутан	2400
Н-бутан	2160

P=1 атм.=1063912.5 Па

T=125°C=398°К

Решение:

I шаг

Пересчитаем объем компонентов на нормальные условия (1 атм. и 0°С) по уравнению Клапейрона:

где n – число моль газа, кмоль; P – давление газа, Па; V – объем газа, м³; T – температура, °К; R – газовая постоянная, 0.0821 ;

Должно сохранятся соотношение между данными и нормальными условиями

Из данного соотношения выведем формулу по которой находим V_н :

где V_нi – нормальный объем компонента, м³; P – давление газа, Па; V_i – объем компонента, м³; T_н – нормальная температура, 273°К; T – температура, °К; P_н– нормальное давление, 101325 Па;

1. (м³)

2. (м³)

3. (м³)

4. (м³)

5. (м³)

6. (м³)

7. (м³)

8. (м³)

II шаг

Определим число моль компонентов по формуле:

где n_i – число моль компонента, кмоль; V_i – объем газа, м³; V_m – молярный объем идеального газа, 22.4 литра/моль;

1. (кмоль)

2. (кмоль)

3. (кмоль)

4. (кмоль)

5. (кмоль)

6. (кмоль)

7. (кмоль)

8. (кмоль)

9. (кмоль)

III шаг

Найдем молярную массу каждого компонента и найдем массу каждого компонента по формуле:

где m_i – масса компонента, кг; M_i – молярная масса компонента, кг/моль; n_i – число моль компонента, кмоль;

1. (кг/моль) .2(кг)

2. (кг/моль) (кг)

3. (кг/моль) (кг)

4. (кг/моль) (кг)

5. (кг/моль) (кг)

6. (кг/моль) (кг)

7. (кг/моль) (кг)

8. (кг/моль) (кг)

IV шаг

Найдем общую массу всех компонентов:

(кмоль)

V шаг

Найдем массовый процент каждого компонента по формуле:

где x_i – массовый процент компонента, %масс. ; m_i – масса компонента, кг; m – общая масса всех компонентов, кг;

1. (%масс.)

2. (%масс.)

3. (%масс.)

4. (%масс.)

5. (%масс.)

6. (%масс.)

7. (%масс.)

8. (%масс.)

Очевидно что

VI шаг

Найдем молярный процент каждого компонента по формуле:

где x_i` – мольный процент компонента, %мол.; N_i – число моль компонента, кмоль; N – число моль смеси, кмоль;

1. (%мол.)

2. (%мол.)

3. (%мол.)

4. (%мол.)

5. (%мол.)

6. (%мол.)

7. (%мол.)

8. (%мол.)

Очевидно что

Ответ представлен в таблице №4

Таблица №4

Компонент	Объем V. м^3	Нормальный объем Vн. нм^3	Число кмолей. кмоль	Молярная масса кг\моль	Масса компонента. кг	Молярный процент. %мол.	Массовый %. %масс.
Азот	70	504.1583	22.5071	28	630.2	0.41	0.6410
Углеки-слый газ	350	2520.7915	112.5353	44	4951.6	3.2	3.2051
Серово-дород	190	1368.4296	61.0906	34	2077.1	1.4	1.7399
Метан	1350	9723.0528	434.0649	16	6945	4.5	12.3626
Этан	1800	12964.0704	578.7531	30	1736.6	11.2	16.4835
Пропан	2600	18725.8794	835.9768	44	36783	23.9	23.8095
Изо-бутан	2400	17285.4271	771.6709	58	44756.9	29.1	21.9780
Н-бутан	2160	15556.8844	694.5038	58	40281,2	26.2	19.7802
сумма	10920	78648.6935	3511.1025	312	153787.6	100%	100%