Қолжазба құқығында

 
 
Е.А. Букетов атындағы Қарағанды мемлекеттік университеті 
ӘОЖ 662.237.1:669.17   
 
 
                               Қолжазба құқығында
 
 
 
 
 
 
 
ТҮСІПХАН АЛМАС 
 
 
Темір нанобӛлшектерінің қатысындағы кӛмір мен тас кӛмір шайырының 
кең фракциясының гидрогенизациясы 
 
 
6D060600 - Химия 
 
 
Философия докторы (PhD) 
ғылыми дәрежесін алу үшін дайындалған диссертация 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ғылыми кеңесшілер: 
химия ғылмының докторы,  
профессор М.И. Байкенов, 
Шыңжаң университетінің 
профессоры   Ма Фэн Юнь 
 
 
 
 
 
 
Қазақстан Республикасы 
Қарағанды, 2015 

 
2 
 
НОРМАТИВТІ СІЛТЕМЕЛЕР 
 
Берілген диссертацияда келесі стандарттарға сілтемелер қолданылған:  
ГОСТ 7.1-2003. Библиографиялық жазылулар. Библиографиялық сипаттау. 
Жалпы талаптармен құру ережелері.  
ГОСТ  7.32-2001.  Ғылыми  –  зерттеу  жұмысы  туралы  есеп  беру. 
Құрылымымен безендіру шарттары. 
ГОСТ  29226-91.  Сұйықтықтар  вискозиметрлары.  Жалпы  техникалық 
талаптар мен зерттеу әдістері. 
ТУ 14-7-100-89. Ӛңдеу үшін таскӛмір шайыры. 
ГОСТ  1770-74.  Зертханалық  ӛлшеуіш  ыдыс.  Цилиндрлер,  мензуркалар, 
колбалар, пробиркалар. Техникалық жағдайлар. 
ГОСТ 12026-76. Зертханалық сүзгіш қағазы. Техникалық жағдайлар. 
ГОСТ  25336-82.  Шыны  ыдыстар  және  зертханалық  құрал  –  саймандар. 
Түрлері, негізгі параметрлер және ӛлшемдер. 
ГОСТ 5955-75. Реактивтер. Бензол. Техникалық жағдайлар. 
ГОСТ  15150,  ГОСТ  24444,  ГСТУ  3-17-191  по  ТУ  У  29.2-33345384-
002:2010. Жоғарғы қысымды реактор. Автоклав. 
ГОСТ  18300-87.  Ректификатталған  техникалық  этил  спирті.  Техникалық 
жағдайлар 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
3 
 
БЕЛГІЛЕНУЛЕР МЕН ҚЫСҚАРТУЛАР 
 
БТШ  – біріншілік таскӛмір шайыры 
ТШ 
– таскӛмір шайыры 
с.қ. 
– қайнаудың соңы 
МПа 
– мега Паскаль 
б.қ. 
– қайнаудың басы 
КОМ  – кӛмірсутектің органикалық массасы 
ХМС  – хромато-масс-спектрометрия 
ГСХ 
– газ сұйықты хроматография 
ЖИД  – жалынды иондаушы детектор 
ПОМ  –пастаның органикалық массасы 
КК 
–күшті кавитация 
ГДҚ 
–гидродинамикалық қыздыру 
ИПС 
–изопропиленді спирт 
ПГК 
–псевдогомогеннді катализатор 
ОКИ 
–отын кендер институт 
ТГ 
–термогравиметрия 
ҮАЗ 
–үстіртті активті заттар 
ДТГ 
–дифференциалды – термиялық гравиметрия 
Т 
–температура 
ДТА 
–дифференциалды – термиялық анализ 
ЖӚД  –жылу ӛткізгіштік детекторы 
ИОД 
–ионизационды отынның декеторы 
ЕАӘ 
–еселеудің ең аз әдісі 
ЭДА 
–электронды донорлы – акцепторлы 
МАЖ  –молибдат аммония жұбы 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
4 
 
МАЗМҰНЫ 
 
НОРМАТИВТІ СІЛТЕМЕЛЕР.……………………………………... 
2 
БЕЛГІЛЕНУЛЕР МЕН ҚЫСҚАРТУЛАР....................……............. 
3 
КІРІСПЕ.....……………………………………………………………... 
6 
1 ӘДЕБИ ШОЛУ..................................................................................... 
10 
1.1 Ауыр және қатты кӛмірсутегі шикізатының гидрогенизация 
үдерісінің 
негізі 
…………………….…………………………………... 
10 
1.2  Кӛмірді  қайта ӛңдеу  термиялық  үдерісінде  тас  кӛмір шайырын 
қайта ӛңдеу және қолдану.........……………………............................. 
19 
1.3  Қатты  және  ауыр  кӛмірсутек  шикізатын  гидрогенизациялау 
үдерісі үшін катализаторлар........……………………………………… 
24 
1.4  Химиалық  –  технологиялық  үдерістерді  қарқындандыру  үшін 
кавитациялық технологиялар……………………………….…............ 
33 
2 ЭКСПЕРИМЕНТТІК БӚЛІМ........................................................... 
38 
2.1Бастапқы заттар мен реагенттер……………………………………. 
38 
2.2 Мұнайдың орта фракциясын (200-300ºC) және үлгілі нысанның 
ультрадыбысты  ыдыратқышта  кавитациондық  ӛңдеуді  ӛткізудің 
құрылғысы және әдісі….………………….……………………………. 
40 
2.3 Хромато-масс-спектрометрикалық анализінің әдісі....................... 
41 
2.4 Тербелмелі вискозиметрде тұтқырлықты анықтау әдісі……........ 
41 
2.5 α-Fe
2
O
3
/SiO
2 
сфералық катализатордың алыну әдісі....................... 
42 
2.6  ε-Fe
2
O
3
/SiO
2 
нанобӛлшегін  алу  үшін  золь  –  гель  әдісін 
қолдану……....………………………………………………….............. 
42 
2.7 β-FeOOH, Fe(OA)
3
, Fe
3
O
4
 нанокатолизаторың алыну әдісі............ 
45 
2.8  Темірдің,  никельдің  және  мыстың  наномӛлшерлі  ұнтағын  алу 
әдісі…………..............…………………………………….……………. 
45 
2.9  Рентген  дифрактометрінде  Fe
2
O
3
/SiO
2 
  нанокатализаторының 
және  сферақ  катализаторының  α-Fe
2
O
3
/SiO
2 
фазалық  анализінің 
ӛткізілу әдісі……………..........……………….....……………………... 
46 
2.10 
Мессбауерлік 
спектроскопиясында 
Fe
2
O
3
/SiO
2 
нанокаталдизаторын фазалық анализін ӛткізу әдісі........ 
46 
2.11 
α-Fe
2
O
3
/SiO
2 
сфералық 
катализатордың 
борпылдақ 
құрылысының параметрлерін анықтау әдісі.......................................... 
47 
2.12  Кӛмірдің  гидрогенизация  үрдісінің  ӛткізетін  аппаратурасы 
және әдісі……………………………….............................….…............. 
47 
2.13 Газ тәрізді заттардың анализдер әдісі…….......……….………..... 
48 
2.14  Асфасльтендердің,  преасфальтендердің  және  майлардың 
құрамын анықтау әдісі………………………………………..………... 
49 
2.15  Кӛмірдің  және  паста  түзушінің  элементтік  құрамын  анықтау 
әдісі…………………........................…………………….………….......    49 

 
5 
 
2.16 Кӛмірмайлы пастаның жасалу әдісі…....................……….……... 
49 
2.17 Үздіксіз ереже бойынша кӛмір қоспасының және қайнау темп. 
270ºС  дейін  БТШ  фракциясының  (сутектің  жаңа  доноры) 
гидрогенизация тәжірибесін ӛткізу әдісі…………................................ 
50 
3 ЭКСПЕРИМЕНТ НӘТИЖЕЛЕРІ МЕН ТАЛҚЫЛАУЫ............ 
52 
3.1  Үлгілі  нысандарды  әр  түрлі  каталитикалық  жүйе  қатысында 
кавитациялық қайта ӛңдеу…………………............……….………….. 
52 
3.2  Үлгілі  нысандарды  β-FeOOH,  Fe(OA)
3 
нанокатализатор 
қатысында каталитикалық –кавитациялық қайта ӛңдеу....................... 
53 
3.3  α  -Fe
2
O
3
/SiO
2
сфералық  катализаторының  қатысында  гександы 
кавитациялық ӛңдеу................................................................................. 
55 
3.4  Кавитациялық  әсермен  FeS
2
  модифицирлеу  және  оның 
модельдік  объект  гександы  кавитациялық  ӛңдеу  барысындағы 
белсенділігі................................................................................................ 
61 
3.5    Мұнайдың  орташа  фракциясын  кавитациялық  ӛңдеу  (200-
300ºС)…………………………………………………………............. 
63 
3.6    Мұнайдың орта фракциясының (200 – 300°С) каталитикалық – 
кавитициондық 
қайта 
ӛңдеудің 
оңтайлы 
шарттарын 
анықтау...................................................................................................... 
71 
3.7 Темір наноұнтағы қатысындағы кӛмірдің термиялық деструкция 
процесінің кинетикасы............................................................................. 
75 
3.8 
Этанолдың  сутек  доноры  қатысындағы  антраценнің 
каталитикалық гидрогенизациясы…….................................................. 
87 
3.9  Қайнау  температурасы  270ºС  дейінгі  кӛмір  және  БТШ 
фракциясы 
қоспасының 
каталитикалық 
гидрогенизациясы………………………............................……............. 
91 
3.10  Сутектің  жаңа  доноры  және  нанокатализатордың  қатысында 
кӛмір  гидрогенизациясының  ұлғайтылған  тәжірибелері  (ағындық 
режим)…………………………....…………………………………… 
97 
ҚОРЫТЫНДЫ.………………………………………………………... 
98 
ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ................……….............  101 
ҚОСЫМША.......………………………………………………………..  113 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
6 
 
КІРІСПЕ 
 
Тақырыптың  ӛзектілігі.  Қазіргі  уақытта    «жеңіл  мұнай»  ресурсының 
тапшылығына байланысты ауыр және аса ауыр мұнай ресурстарын арттыруда. 
Келешекте  кӛмір  және  таскӛмір  шайыры  мотор,  қазанды  отын  және  мұнай 
химия  үшін  шикізаттың  қайнар  кӛзі  болып  қарастырылады.  Белгілі  болғандай 
мұнаймен  салыстырғанда  синтетикалық  сұйық  отын  кӛмірден  7-8  есе  жоғары 
алынады,  сондықтан  шетелде  және  жақын  кӛрші  елдерде  кӛмір  шикізатын 
гидрогенизациялау  жұмысы  шектелген.  Бірақ  жоғарғы  шығынға  қарамастан 
кӛп  елдерде  ӛнімді  сұйылтуға  және  кӛмірді,  таскӛмір  шайырын 
гидрогенизациялауды  жеке  санатты  үрдісті  жақсарту  және  мінсіздік 
жұмыстарын  ғылыми  зерттеу  және  тәжірибе  индустриялық  жұмыстары 
бойынша  жалғасуда.  Кӛмірді,  таскӛмір  шайырын  гидрогенизациялау  үрдісі 
бойынша  индустриялық  ӛндірістік  ӛткізу  жӛнінде  үлкен  жетістікке  жеткен 
Қытай  Халық  Республикасы.  Қарағанды  облысында  Шұбаркӛл  үлкен  кӛмір 
бассейні  орналасқан,  ондағы  кӛмірді  ашық  түрде  ӛндіреді.  Шұбаркӛл  бассейн 
аймағында  арнайы  кокс  және  алғашқы  таскӛмір  шайырын  ӛндіру  зауыты 
жұмыс  істейді.  Алғашқы  таскӛмір  шайырын  және  оның  фракциясын 
мұнайхимия  және  кӛмірхимия  үшін  бастапқы  шикізат  болуы  мүмкін.  Сол 
себепті тікелей гидрогенизация үрдісінде Шұбаркӛл кен орнындағы кӛмір және 
алғашқы  таскӛмір  шайырын  және  фракциясын  қолдану  кӛз  қарасы  үлкен 
қызығулышыққа ие. 
Эксперименттік  және  теориялық  зерттеулер  шетелде  және  Қазақстан 
Республикасында  және  жақын  кӛрші  елдерде  кӛмірден  синтетикалық  сұйық 
отын  алу  ӛндірістік  техникалық  жұмыс  үшін  фундаменталдық  негізі  болды. 
Алайда  пастақұрушы,  ктализатормен  немесе  каталитикалық  қоспалармен 
кавитациялық  тәсілін  қолданып  кӛмір  пастасын  жасау  оның  сақталуы  туралы 
тағы сұрақтар болады. Темір негізіндегі тиімді нанокатализаторды және тиімді 
сутек  донорын,  кавитация  кӛмегімен  алдын  ала  ӛңделген,  іздеу  бойынша 
зерттеулердің  ӛзекті  сұрақтары  және  КОМ  термодеструкциясының  бейресми 
кинетика сұрақтары алі күнге дейін шешімін таппады. 
Сондықтан  темір  құрамды  нанокатолизатор  және  этанол  ортадағы 
антраценнің 
гидрогенизациясының 
қатысында, 
темір 
негізіндегі 
нанокатализатордың  және  темірдің,  никельдің,  мыстың  наномӛлшерлі 
ұнтақтардың  сонымен  қатар  кӛмірдің  термодеструкция  үрдісінің  бейресми 
кинетикасының  қолданысымен  кӛмір  қоспасын  және  алғашқы  таскӛмір 
шайырының  фракцияларын  тікелей  гидрогенизациялау  мәселесін  ғылыми 
тәсілмен шешу қажеттілігі туындады. 
Зерттеу  объектісі:  кӛмірдің  термодеструкция  кинетикасы,  қайнау  темп. 
270
0
С  жоғары  БТШ  фракциясының  және  кӛмірдің  каталитикалық 
гидрогенизациясы  және  этанол  ортасындағы  антраценнің  гидрогенизациясы, 
200-300
0
С мұнай фракциясын және гександы кавитациялық ӛңдеу. 
Зерттеу  пәні.  Модельді  органикалық  қосылыстары  (антрацен,  гексан), 
нанокатализаторлар, БТШ фракциясы қайнау темп. 270
0
С. 

 
7 
 
Жұмыстың  мақсаты:  гексан  конверсиясына  және  этанол  ортасындағы 
антраценнің  гидрогенизациясына  темір  және  нано  ӛлшемді  темір  ұнтағының, 
никельдің  және  мыстың  негізіндегі  нанокатализатордың  әсерін  зерттеу  болып 
табылады.  Дисперсионды  –  кавитаторда  және  паста  құраушының  кӛмірге 
қатынасындағы  алдын  ала  ӛңдеудің  шартына  байланысты  кӛмірдің 
гидрогенизациясының үрдісінде қайнау темп. 270
0
С дейін БТШ фракциясының 
және  қайнау  темп.  200  –  300
0
С  мұнай  фракциясының  донорлы  қасиеттерінің 
әсерлерін зерттеу. 
Қойылған мақсатқа жету үшін осы жұмыста келесі міндеттер анықталды: 
–
 
 β-FeOOH
, 
Fe(OA)
3
  нанокатализатор  қатысында  гексанның  кавитациялық 
ӛңдеуін  зерттеу  және  кавитация  үрдісіндегі  гексан  конверсиясың  механизмін 
анықтау; 
–
 
 гександы  кавитациялық  ӛңдеу  кезінде  сфералық  нанокатализатордың  α-
Fe
2
O
3
/SiO
2
ӛнім шығуына 
әсерін 
зерттеу; 
–
 
 мұнайдың орташа фракциясының қайнау темп. 200-300
0
С жеке химиялық 
құрамын ӛзгерту және нанокатализатордың белсенді қатарын орнату; 
–
 
 темір  сульфид  катализаторы  қатысында  мұнай  фракциясының  қайнау 
темп. 200-300
0
С кавитациялық ӛңдеудің үстем факторын орнату және қолайлы 
шарттарын анықтау; 
–
 
 кӛмірдің термикалық деструкция үрдісінің кинетикасын зерттеу; 
–
 
 ұлғайтылған  зертханалық  шарттарда  кӛмірдің  гидрогенизация  үрдісінің  
және  қайнау  темп.  270°С  дейін  БТШ  фракциясының  материалдық  теңгерімді 
есептеу. 
Зерттеудің ғылыми жаңалығы. 
Диссертациялық жұмыста алғашқыда: 
–
 
 β-FeOOH
, 
Fe(OA)
3
  нанокатализатор  қатысында  гексанның  кавитациялық 
ӛңдеу үрдісінде физикалық –химикалық қасиеттерінің ӛзгеруінің заңдылықтары 
табылды және гексан конверсиясының механизмі ұсынылды; 
–
 
 α-Fe
2
O
3
/SiO
2
  сфералық  катализатордың  беткі  морфологиясы  орнатылған 
және  гексанның  кавитациялық  үрдісіндегі  ӛңдеуде  α-Fe
2
O
3
/SiO
2
  сфералық 
катализатордың физикалық белсенділік корсеткіштерімен тәуелділігі; 
–
 
 кавитациялық  ӛңдеу  үрдісіндегі  қайнау  темп.  200-300°С  мұнайдың 
орташа  фракциясының  жеке  химиялық  құрамындағы  сапалы  және  санды 
ӛзгерістер орнатылған; 
–
 
 Fe
3
O
4   
  нанокатализатор  қатысында  кӛмір  гидрогенизациясының  және 
қайнау  темп.  270°С  БТШ  фракциясының  қолайлы  шарттары  анықталынған 
және кӛмір майлы пастадағы заттардың синергетикалық әсері анықталған; 
–
 
 гетерогенді  катализатор  қатысында  мұнай  фракциясын  кавитациялық 
ӛңдеуге әсері ететін факторларды және қолайлы шарттарды анықталды 
–
 
 КОМ  термодеструкция  қуатының  жылдамдауын  және  жылдамдықтың 
кинетикалық константасын есептеу; 
–
 
 антраценнің  гидрогенизициялау  үрдісінде  этанол  нанокатализатор 
жоғарығы сутек-донорлық ынтасын кӛрсетеді; 

 
8 
 
–
 
 стенддік ағынды қондырғыда кӛмірдің каталитикалық гидрогенизациясы 
және  қайнау  темп.  270°С  БТШ  фракциясының  ұлғайтылған  зертханалық 
зерттеулер ӛткізілді 
Тәжірибелік  маңыздылығы.  БТШ  термодеструкциясының  кинетикасы 
және паста құраушы қатысында (БТШ фракциясы) кӛмірдің гидрогенизациясы 
бойынша  диссертациялық  жұмыстағы  алынған  мәліметтер  ӛнімділігі  0,5-1,0  т 
болатын  қатты  және  ауыр  кӛмірсутекті  шикізатты  гидрогенизациялау  кезінде 
мини  қондырғының  жобалау  барысында  технологиялық  регламент  және 
техникалық есепті құрастыру кезінде қолданылған болатын. 
Қорғауға шығарылған негізгі ережелер. 
–
 
 әртүрлі 
нанокатализатор 
қатысуымен 
модельді 
объектілерді 
кавитациялық ӛңдеу нәтижесі; 
–
 
 β-FeOOH, 
Fe(OA)
3
нанокатализатор 
қатысуымен 
гександы 
каталитикалық-кавитациялық ӛңдеу нәтижесі; 
–
 
 α  -Fe
2
O
3
/SiO
2
  сферикалық  катализатор  гександы  кавитациялық  ӛңдеу 
нәтижесі; 
–
 
 темір  сульфидінің  кавитациялық  әсерімен  түрлендіру  нәтижесі  және 
гександы кавитациялық ӛңдеу кезіндегі оның белсенділігі; 
–
 
 мұнай  фракциясының  қайнау  темп.  200-300
0
С  кавитациялық  ӛңдеу 
нәтижесі; 
–
 
 мұнай 
фракциясының  қайнау  темп.  200-300
0
С  каталитикалық-
кавитациялық ӛңдеу шартын қолайлы нәтижесін анықтау;  
–
 
 темірдің 
наноұнтағының 
қатысуымен 
кӛмірдің 
термикалық 
деструкциясының кинетикалық зерттеу нәтижесі; 
–
 
 этанол  сутек  донорының  қатысуымен  антраценің  каталитикалық 
гидрогенизациялау нәтижесі; 
–
 
 кӛмір  қоспасының  және  қайнау  темп.  270
0
С  БТШ  фракциясының 
каталитикалық гидрогенизациялау нәтижесі; 
–
 
 нанокатализатор  (ағындағы  тәсіл)  және  жаңа  сутек  донорындың 
қатысуымен  стенддік  ағындағы  қондырғыда  үлкейтілген  зертханалық 
зерттеулер нәтижесі. 
Ғылыми-зерттеу жұмысының негізгі жоспарының арақатынасы. 
Диссертациялық  жұмыс  Е.А.  Букетов  атындағы  Қарағанды  мемлекеттік 
университетінде  ҚР  ҒБМ  фундаменталдық  зерттеу  бағдарламасына  сай 
«Алғашқы  таскӛмір  шайырынан  және  кӛмірден  алынған  ӛнімнің  мінезіне 
каталитикалық-гидродинамикалық  жылытудың  және  гидрогенизациялау 
үрдісінің  әсер  етуі»  тақырыбы  бойынша  (мемлекеттік  тіркеу  0113  ҚР  00960 
2013  –  2015  жж.)  және  «Коксты  газ  атмосферасындағы  алғашқы  таскӛмір 
шайырымен  ауыр  мұнай  қалдықтарының  қоспасын  термохимиялық  ӛңдеу» 
тақырыбы (мемлекеттік тіркеу 0115 ҚР 00935 2015 – 2017 жж.) ғылыми-зерттеу 
жұмыс аясында ӛткізіліп орындалған. 
Барлық  қорғалатын  ережелерді  жалпылау  және  негіздеу  арқылы, 
экспериметті  тікелей  ӛткізу  және  зерттеу  нәтижелерінің  анализдері  арқылы 
автордың жеке үлесі зерттеу әдісінің таңдауымен аяқталады. 

 
9 
 
Жұмыс нәтижесін қабылдау. 
Жұмыстың  негізгі  нәтижесі  баяндалуы  және  талқылауы  VI  халықаралық 
ғылыми  конференция  материалдары  «Қазіргі  қазақстанда  ғылымның 
иновациялық қажеттілігі және дамуы» (Алматы, 2012), Халықаралық ғылыми-
тәжірибелік  конференция  материалы  «Кӛмірсутек  шикізатын  комплекстік 
ӛңдеу технологиясы» (Алматы, 2014), Materiały VIII międzynarodowej naukowi-
praktycznej konferencji ―Actualne problemy nowoczesnych nauk – 2012‖ (Przemyśl: 
Nauka  i  studia2012),  IV  Халықаралық  ғылыми-тәжірибелік  конференция 
материалы  «Ӛндірісте  және  ғылымдағы  қазіргі  тенденциялар  және 
иновациялар»  (Междуреченск  2015),  Abstracts  of  The  V
th 
International  scientific 
conference  ―Theoretical  and  experimental  chemistry‖  (Karaganda  2014),  Materiały 
III międzynarodowej naukowi-praktycznej konferencji ―European Applied Sciences‖ 
(Stuttgart2013),  Халықаралық  ғылыми-тәжірибелік  конференция  материалы 
«Орталық қазақстандағы ғылым және білім» (Қарағанды 2013). 
Жариялануы. Диссертация тақырыбы бойынша барлығы 14 жұмыс жарық 
кӛрді,  оның  4-уі  ҚР  БжҒМ  білім  беру  және  ғылым  саласындағы  бақылау 
Комитеті бекіткен ғылыми басылымдарда, 2 мақала импакт факторы нӛлге тең 
емес Thomson Reuters базасына енген, 2 мақала шет елдік басылымда шықты, 6 
мақала  халықаралық  конференция  материалдарының  жинақтарында  жарық 
кӛрді. 
Диссертацияның құрылымы мен кӛлемі. 
Жұмыс  кіріспе,  үш  бӛлім,  қорытынды  және  қолданылған  әдебиеттер 
тізімінен  тұрады.  Ол  120  беттен,  28  суреттен,  20  кестеден  және  186 
қолданылған әдебиеттер тізімінен тұрады.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
10 
 
1 ӘДЕБИ ШОЛУ 
 
1.1  Ауыр  және  қатты  кӛмірсутегі  шикізатының  гидрогенизация 
үдерісінің негізі 
 
Сутектендіру  ӛзімен  кӛп  сатылы  үдерісті  құрайды,  ол  ӛзіне  бастапқы 
шикізатты  сутектендіруді  және  сутегі  қысымымен  оның  келешекте 
крекингтеуді  еңгізеді.  Молекулалық  сутегі  ӛзімен  ӛзі  тӛмен  белсенді 
болғандықтан,  үдеріс  жоғары  қысым  мен  қыздыру  кезінде  шапшандатқыш 
қатысуымен  жүзеге  асырылады.  Аталған  факторлардың  болуы  мен  еріткішті 
пайдалану  (паста  қалыптастырушы),  ӛзімен  жоғары  полимерлі  заттарды 
құрайтын, қатты отынды қайта ӛңделуін едәуір жеңілдетеді. Бастапқы деңгейде 
КОМ  ерітілуі  жүреді.  Алынған  кӛмір  ерітіндісі,  сутектендіру  үшін  бастапқы 
шикізат  болып  табылады.  Келешек  кӛмір  ерітіндісінің  қайта  ӛңделуі,  мұнай 
ӛнімдері мен шайырларды сутектендіруге толығымен бірдей. Мұнда, бастапқы 
отыннға  қарағанда,  молекулярлық  массасы  тӛмен,  сутегімен  қаныққан 
қосылыстар  қоспасы  басым  болады.  Үдерісті  жүргізу  шарттарына  және 
сутектендіру  әдісімен  отынның  органикалық  массасының  ӛзгеру  тереңдігіне 
байланысты  жоғары  сапалы  мотор  отынын  (бензиндер,  дизельді,  реактивті,), 
химиялық  ӛнеркәсіп  үшін  шикізатты  (иістендірілген  кӛмірсутегілерді, 
фенолдарды,  азоттық  негіздерді),  сондай-ақ  құрамында  сутегі  бар  және  елеулі 
кӛмірсутегімен қаныққан газдарды алуға мүмкіндік береді [1]. 
Сутектендіру  үшін  шикізат  ретінде,  кӛмірлерді  немесе  тақтатасты 
жартылай  кокстеу  кезінде  алынған  кӛмір  немесе  шайыр  болуы  мүмкін. 
Шикізатты таңдау, бір қатар техникалық және экономикалық міндеттерді шешу 
қажеттілігімен  байланысты.  Шайырдың  сутектендіруі  –  қарапайым  үдеріс 
болып  табылады,  себебі  қысым  мен  сутегінің  шығыны  тӛмендеп,  қатты 
фазаның  бӛлінуі  жеңіл  болады.  Бірақ  КОМ  есебіне  шайырдың  шығуы  үлкен 
емес,  жартылай  кокс  және  басқа  ӛнімдердің  елеулі  мӛлшерін  пайдалану 
мәселесі туындайды, 1 т сұйық отынды ӛндіруге кететін кӛмір шығыны ӛседі. 
Сонымен  қатар,  кӛмірдің  тікелей  сутектендіруі,  үлкен  мӛлшерде  күл  шламын 
қайта ӛңдеуді және тасуды қиындатады. 
Сутектендіру  әдісімен  тақтатас  шайырын  қайта  ӛңдеуге  ерекше  назар 
бӛледі (шет елдер әдебиеттерінде оны кӛбінесе «тақтатас мұнайы» деп атайды). 
Кӛмірді қайта ӛңдеуге қарағанда, тақтатас шайырдың үлкен мӛлшерде шығуы 
(отынның  органикалық  массасы  есебімен)  оны  сутектендіру  әдісімен  мұнай 
тәрізді  ӛнімдерге  айналуымен  қызықты  етеді.  Тақтатас  шайыры  мұнайдан 
тығыздығымен,  құрамында  азот  пен  оттегінің  үлкен  мӛлшерде  болуымен, 
қатып  қалу  температурасы  жоғары  болуымен,  жоғары  тұтқырлығымен 
айрықшаланады. 
АҚШ 
мемлекетінің 
жұмыстарында 
кӛрсетілгендей, 
сутеккрекинг арқылы тақтатас шайырынан бастапқы шикізатқа шығуы 65-80%, 
жоғары сапалы бензин, реактивті дизельді немесе сұйық қазан отынын жасауға 
болады [2]. 
Сутектендіруді сұйық және газ фазаларында жасайды.  

 
11 
 
Сұйық  фазалы  сутектендірудің  мақсаты  тас  немесе  күлгін  қоңыр 
кӛмірлерді,  қатты  қайнайтын  мұнайдың  қайта  ӛңделген  қалдықтардың  және 
шайырлардың  жоғары  молекулалық  компоненттері,  келешекте  газ  фазасында 
үздіксіз  қайта  ӛңделуге  жарамды  орташа  майға  айналуы  болып  табылады. 
Сондай-ақ, әр түрлі шикізаттың сутектендіруі мүмкін, бірақ бастапқы заттар бір 
түрлі  болуы  қажет  (құрамы  жағынан  ұқсас),  себебі  керсінше  жағдайда 
реакциялық  кӛлемде  кокстау  болуы  мүмкін.  Газды фазада әр  түрлі қатынаста, 
шығу тегі әр түрлі орташа майлардың сутектендіруге рұқсат етіледі. 
Кӛмірдің  тікелей  сутектендіруі  нәтижесі  және  сутектендіру  ӛнімдерінің 
құрамы  реакцияға  түсетін  сутегі  мӛлшеріне  байланысты:  кӛмір  қалдығының 
мӛлшері  елеулі  тӛмен  кездегі  бензин  және  газ,  қатты  және  орташа  май 
қатынасымен  анықталатын  ӛнім  пайда  болады.  Ӛнім  құрамы  сондай-ақ 
сутектендіру 
шарттарына 
(қысым, 
температура, 
қатынас 
уақыты), 
қолданылатын  катализаторға  және  еріткіш  қасиетіне  (паста  құраушыдан) 
байланысты.  
Сұйық  фазалы  гидрогенизацияны  құрылымсыздық  (еріту)  немесе 
тазартылу шарттарында ӛткізуге болады.  
Құрлымсыздықты  сутектендіру  кезінде  (бір  немесе  бірнеше  сатылы 
каталитикалық  үдеріс,  оның  кӛп  жағдайда  гидрокретингі  болады)  басты 
мақсаты  молекулярлық  массасы  тӛмен  кӛмірсутегінің  қалыптасуымен, 
бастапқы  отынның  молекулаларын  ыдырату  болып  табылады,  ал  сутегінің 
ӛнімге  қосылуы  және  гетероатомдардың  жойылуы  (азот,  оттегі,  күкірт)  осы 
мақсатқа  жетудің  жолы  болып  табылады.    Құрлымсыздық  сутектендіру 
нәтижесінде бензин, орташа және ауыр майларды қалыптастырады, осылармен 
қатар газ бӛлінеді, ол жанама ӛнім болып табылады.  
Тазартатын  сутектендіру  кезінде  (бір  сатылы  каталитикалық  үдеріс)  қосу 
және қалпына келтіру реакцияларын жүзеге асыру мақсат болып табылады, ал 
ыдырату 
тек 
шарасыз 
құбылыс 
болып 
қарастырылады. 
Кӛмірді 
сутектендірумен тазарту нәтижесінде битум пайда болады [3]. 
Ал  енді,  кӛмірдің  каталитикалық  сутектендіру  үдерісінің  механизімін 
қарастыруына  толығырақ  тоқталайық;  БТШ  каталитикалық  сутектендіру 
механизмін  қарастыру  мәнсіз  болып  табылады,  себебі  оның  құрамына  кіретін 
қосылыстар,  функционалды  топ  түрлері  мен  құрлымы  бойынша,  бастапқы 
кӛмірдің органикалық массасын құрайтын фрагменттерге жақын.  
Кӛмірлердің  химиялық  құрамынан  бастайық.  Кӛмір  морфологиялық 
біртектілік пен жоғары полидисперсиялықты иеленетін күрделі табиғи құрлым 
болып  табылады.  Сутектендіру  үдерісі  жағынан,  оның  химиялық  құрамының, 
органикалық  массаның  молекулярлық  бӛлінуін  және  макромолекулалық 
құрлымының біртексіз екенін айта кету керек.  
Егер  минералды  заттарды,  күлмен  және  кӛмірмен  кездейсоқ  ластануды 
алып  тастаса,  онда  оның  құрлымы  екі    түрлі,  бірақ  бір-бірімен  байланысты 
«фазалармен» ұсынылуы мүмкін. Олардың біріншісі – барлық кӛмір үлгісінің аз 
бӛлшегі  (20%  кӛп  емес,  кӛмірлену  деңгейіне  және  петрографиялық  топқа 
байланысты) және бір-бірімен қосылмаған, әр түрлі ӛлшемдегі молекулалардан 

 
12 
 
құралған  (орташа  үлкен  емес  массамен),  сондай-ақ,  кӛмірдің  қалған  бӛлігімен 
мықты байланыста [4]. 
КОМ  негізгі  бӛлігі  үш  бағытқа  қарай  тізбектелген  тормен  («кӛмірлі 
матрица») қалыптасқан, молекулярлы фазадан құралады. Кӛлденең тізбектелген 
құрлым  бӛліне  алмайды,  сондай-ақ,  кӛмір  үшін  ең  жақсы  ерітінділерде 
бӛртіледі, бірақ ерімеиді (құрлымсыздық әсері болмаған кезде). Тор құрайтын 
макромолеклярлық  тізбектің  ӛлшемі  кӛлденең  тізбектер  арасындағы  массасы 
400-4000  шарт.бір.  аралығында  ауытқиды,  ол  кӛмір  құрлымын  ыдыратуға 
бағытталған  қолданылатын  техникаға,  экстрациясына  және  молеклярлық 
массаны анықтау әдісіне байланысты. Тізбектелген фаза туралы мұндай кӛрініс 
кӛмір метаморфиздің орташа және тӛмен кезеңдерінің витриниті үшін қолайлы. 
Кӛмірдегі  макромолекулалық  тізбектің  құрамы  мен  ӛлшемі  әр  түрлі, 
сондықтан олар классикалық полимерлерде секілді қайталама бірлік (мономер) 
арқылы сипаттала алмайды. Кӛмірлер үшін арнайы термин «құрлымдық бірлік» 
(«кластер»)  ұсынылды,  ол  орташа  статистикалық  құрамды  және  кӛмірлік 
массаның  кейбір  құрлымдық  параметрлерін  жаңғыртуды  тұспалдайды. 
Құрлымдық  бірлік  «мономер»  рӛлін  атқарады  және  ӛзімен  бірнеше 
конденсациялық  ядродан  құралған  жалпақ  кӛмірлік  қабатты  құрайды,  олар 
иістенбеген  циклдерге  және  функционалды  топтарға  томаға-тұйықталған. 
Құрлымдық  бірліктің  молекулярлық  массасы  кӛмірдің  табиғаты  мен 
петрографиялық құрамына байланысты 200-500 шарт.бір. құрайды [5]. 
Макротізбектерді  кӛлденең  байланысуын  және  құрлымдық  бірліктердің 
байланысуын  жүзеге  асыратын  химиялық  топтардың  негізгі  түрі  ретінде 
эфирлі, метиленды және сульфидты топтар болып саналады. Макротізбектерді 
байланыстыруды  кӛмір  метаморфизі  деңгейіне  байланысты,  белгілі  үлесін 
электронды  донорлы-акцепторлық  қатынастар  қосады  (ЭДА-қатынасы),  олар 
гетероиістерден  және  метиленді  бӛлшектерден  құралған,  байланыс  кӛпірлері 
мен  үлкен  кӛлемде  әр  түрлі  полярлық  функционалды  топтардың 
макромолекулярлық тізбектің құрамында құрылудың салдары болып табылады.  
Кӛмірдің  органикалық  массасының  құрылымы  үш  ӛлшемді  құрылысты 
ӛздігінен  қауымдастырылған  мультимер  ретінде  кӛрсетуге  болады.  Осы 
тұжырымдамаға сәйкес ӛзара валенттік сипатты емес кӛптеген байланыстармен 
қосылған КОМ әр түрлі құрамды макромолекула жинтығынан тұрады. Олардың 
ішіндегі  электронды  –  донорлы  –  акцепторлы  (ЭДА)  әрекеттестік,  сонымен 
қатар  сутекті  байланыстар  да  негізгі  рӛлді  атқарады.  КОМ  бӛлімшесіне  қоспа 
еріткіштердің  әсері  туралы  әдеби  дереккӛздерінің  анализі,  әрбір  жеке  –  жеке 
жасаушы бір мезгілде әртүрлі ЭДА – сипаттаушыларымен КОМ бӛлімшелеріне 
әсер  етуін  кӛрсетті.  ЭДА  –әрекеттістік  мағынасын  ескере  отырып   
байланыстағы  еріткіштің  таңдауы  маңызды  рӛл  атқарады,  ол  сонымен  қатар 
сутектің жақсы доноры және активті экстрагент болуы тиіс [6]. 
Деструкциямен  қатар  КОМ  ӛзгеруіне  қарай,  қоңыр  кӛмірді  тӛмен 
температуралы  гидрогенизациялау  барысында,  сонымен  қатар  оның  сарқып 
құю  үрдісі  ӛтеді,  және  де  ол  ісінудің  бірте  –  бірте  азаюына  әсерін  тигізетінін 
Торгашин  А.С.,  Кузнецов  П.И.  және  тағы  басқалар  жұмысында    кӛрсетілген. 

 
13 
 
Сутекті  –  донорлы  еріткіште  кӛмірдің  термиялық  ӛзгеруі  барысында  КОМ 
құрылымдық элементтердің дифференциациясы  жүретінін авторлар анықтады. 
Үрдістің  кезеңділгі  орнатылып  айқындылығы  кӛрсетілді,  органикалық 
массаның  құрылымдық  компоненттерінің  әртүрлі  раекциялық  қабілетілікпен 
шартталған.  Парафинді  байланысты  және  қышқыл  құрамды  қосылысты 
компоненттер ең үлкен реакциялық қабілеттілікпен ерекшеленеді[7].  
Графит  тәріздес  компоненттердің  реакциялық  қабілеттілігі  ең  аз.  Темір 
құрамды  дисперсті  катализаторды  қолданғанда  деструкциялау  және 
құрылымдау жылдамдық қатынасын реттеуге болады. 
Кӛмірдің химиялық құрлымы туралы алынған жартылай мӛлшерлі кӛрініс 
КОМ бар, химиялық құрамның күрделілігін және беріктігі бойынша сан-алуан 
химиялық  байланыстарды  кӛрсетеді,  сондықтан  сутектендіру  үдерісі  елеулі 
күрделі  және  бастапқы  кӛмір  мӛлшерінің  жалпы  ӛзгеруі,  кӛптеген  дәйекті, 
параллельді  және  қосалқы,  соның  ішінде  кері  реакциялар  ағымдарының 
нәтижесі болып табылады. Үдерістің мүмкін реакциялары ретінде С – С, С – О, 
С – S және C – N сутегімен қаныққан және үзілген байланыстарды, иістенген 
сақиналарды 
сутектендіруді, 
изомеризацияны, 
конденсацияны 
және 
дегидрацияны атауға болады[8].  
Қандай  да  бір  элементарлы  кезеңдер  жиынтығымен  кӛмір  сутектендіру 
үдерісінің механизмін сипаттау дерлік мүмкін емес. Жалғыз мүмкін ғана емес, 
сонымен  қатар  басым  реакция  топ  туралы  айтуға  болады.  Сондықтан  аралық 
қосылыстар  мен  соңғы  ӛнім  ретінде  әр  түрлі  класстың  кӛп  компонентті  зат 
қоспалары  қарастырылады:  СО
2
,  СН
4
,  С
2
Н
6
,  СО  және  т.б.  газдар;  гександа 
немесе  пентанда  еритін  заттар,  майлар  (мельтендер);  бензолда  еритін,  бірақ 
пентанда  ерімейтін  асфальтендер;  пиридинде,  күкірт  кӛміртегіде  немесе 
спиртобензолде 
еритін, 
бірақ 
бензолда 
ерімейтін 
преасфальтендер. 
Қалыптасатын  заттардың полярлігі  майлар  <  асфальтендер  <  преасфальтендер 
қатарымен  ұлғаяды.  Кӛп  жағдайда,  сондай-ақ  жоғары  молекулярлық  ӛнім  – 
жартылай  кокс  қалыптасады.  Хроматографиялық  бӛлу  техникасы  арқылы 
зерттеулер, майлар қаныққан кӛмірсутегіден және полярлы емес алкилароматты 
заттардан  құралатынын  кӛрсетті:  асфальтендер  –  азот,  оттегі  және 
гетероциклдерді және жай фенолдарды құрайтын полярлы иістендірген заттар; 
преасфальтендер  –  40%  жоғары  гетероатомдары  бар  кӛп  функционалды 
молекулалардан,  соның  ішінде  полифенолдардан  құралады.  Майлар  150-400 
шарт.бір.  молекулярлық  массаны  иеленеді,  асфальтендер  –  300-ден  1100-ға 
дейін және преасфальтендер – 1500 шарт.бір астам[9].  
Кӛмір  конверсияның  кинетикасы  бойынша  мәліметтер,  жылдамдық 
константалары  әр  түрлі  кӛмір  айналуының  екі  кезеңі  бір  қалыпта  ӛтетінің 
кӛрсетеді.  Кӛмір  конверсиясы  реакциясының  тәртібі  (ӛнімді  бензолмен 
экстракциялаудан  кейін  құрғақ  қалдық  мӛлшері  бойынша  конверсияны 
анықтадық) тек бір кезеңнен екіншісіне ғана ӛзгермейді, сондай-ақ, әр кезеңнін 
шектерінде  үлкен  емес  мӛлшерде  ӛзгеретіні  анықталды.  Шамамен,  бірінші 
кезең үшін 1-ге тең болып, ал екінші кезең үшін – 0,5-тен 2-ге дейін қабылдану 
мүмкін.  

 
14 
 
Тәртіптің  ӛзгеруі  сутектендіру  кезінде  әр  түрлі  реакциялар  ағымның 
(темпиратуралық  коэффиценттері  әр  түрлі)  тағы  бір  дәлелі  болып  табылады, 
сондай-ақ  кез-келген  бір  кезең  шегінде.  Үдеріс  жолы  тек  кӛп  реакциялар 
қатынасына  ғана  емес,  сондай-ақ  аралық  ӛнімдерге  әсер  етуін  кӛрсетеді. 
Осындай  күрделілік  шегінде,  КОМ  сұйылтуына  әкелетін  бір  топ  байланысқан 
рекциялар үдерістің негізгі бағытын сипаттайды деп болжауға болады[10]. 
Сутектендіру  үдерісінің  активтендіру  энергиясының  мӛлшері  псевдо 
бірінші тәртіптің жылдамдық константасы температурасының ӛзгеруі бойынша 
есептеледі. Табылған мәндер әр түрлі шартта, әр түрлі кӛмірлер үшін бір шама 
үлкен емес (химиялық байланыстың термиялық ыдырату реакциясы үшін) және 
40-250  кДж/моль  шектерінде  жатыр.  Үдерістің  активтендіру  энергиясының 
орнатылған  ерекшелігі  кӛмір  конверсиясы  тереңдігімен  оның  ұлғаюы  болып 
табылады.  Сұйылту  үдерісіне  кӛп  реакциялардың  айқын  қатысуы,  осы 
реакциялардың  әр  түрлі  температуралық  коэффиценттері  мен  реакциялық 
пішіндерді  құрастырудың  күрделілігі  үшін  ӛлшемді  активтендіру  энергиясы 
шектеулі мәнді иеленетінін дәлелдейді[11].  
Химиялық  құрлымын  және  кӛмірдің  сутектендіру  үдерісін  зерттеу 
бойынша  қолда  бар  мәліметтерге  сүйене  отырып,  үдерістің  сапалы  үлгісін 
келтіруге  болады.  Кӛмірдің  сұйылтуын  сутектендіруі,  ең  алдымен 
макромолекулалар  арасында  донорлы-акцепторлық  байланыстардың  және 
ArСН
2
СН
2
Ar бензильді үлгідегі және ArСН
2
ОAr үлгідегі эфирлы топты (КОМ-
да алкиль-алькильді эфирлер ӛте аз, ал арил-арильды эфирлер тӛзімді) алкильді 
кӛпіршелердің  термиялық  гомолитикалық  үзілістерінен  басталатыны  ең 
ықтимал.  Үлгілі қосылыстар  мен  полимерлерде  кӛмірді  сұйылту  шарттарында 
байланыстың  үзілу  жыдамдығы  С  –  С,  С  –  O  және  С  –  S  сәйкес  келетіні 
(катализатордың болмауы кезінде) кӛрсетілген[12].  
Қалыптасқан  бос  радикалдар,  молекулалық  сутегімен  немесе  тӛмен 
молекулалық  ӛнімдерді  қалыптастыратын  немесе  қиын  еритін  жоғары 
молекулалық  заттарға  қайта  әрекет  ететін,  сутекті-донорлы  еріткіш  сутегімен 
сутектендіру реакциясы нәтижесінде тұрақтандырылады [13]. 
Ыдырайтын  ӛнімдерді  тұрақтандыруға  елеулі  терең  екпін  жасайық. 
Тұрақтандырғыш  ретінде  донорлық  қасиетке  ие,  тек  молекулалық  сутегі  мен 
еріткіштер ғана емес, сондай-ақ әртүрлі қоспалар да қолданылуы мүмкін, олар 
үдеріс  шарттарында  тӛмен  молекулярлық  белсенділігі  жоғары  радикалдардың 
және  кӛмір  заттардың  бӛлінуімен  ыдырайды,  оның  құрлымы  мен  химиялық 
құрамына байланысты донорлы сутегі қасиеті байқалуы мүмкін [14].  
Радикальды механизм арқылы ӛтетін термиялық ыдырайтын заттардың бар 
болуы  кезінде  кӛмірдің  конверсия  үдерісі  сұйық  кӛмірсутегі  фракциясына 
интенсивтелетіні  белгілі.  Мұндай  заттар  ретінде  синтетикалық  полимерлі 
материалдар қолданылуы мүмкін, олар құрамында сутегі жоғары болуымен (14 
мас.%-ға  дейін)  сипатталады,  сондықтан  кӛмірді  сұйық  кӛмірсутегіне 
айналдыруға  қажетті  сутегі  кӛзі  ретінде  алынуы  мүмкін.  Пластмасса  мен 
кӛмірдің  бірлесіп  айналу  үдерісі  тұрмыстық  және  ӛнеркәсіптік  қалдықтарды 

 
15 
 
тиімді  утилизациялау  әдісі  ретінде  және  бір  уақытта  қажетті  кӛмірсутегі 
ӛнімдерін алу ретінде қарастырылуы мүмкін екенін айта кеткен жӛн [15]. 
Ауыр  және  қатты  отындардың  және  т.б.  органикалық  шикізаттың 
бүлдіргіш  сутектендіру  үдерісінің  терендігі  мен  қарқындылығына  белсенді 
сутегі  кӛзінің  үлестік  маңыздылығы  кӛптеген  факторларға  байланысты  -  
элементтік, құрлымдық және минералды құрам, температурадан, қысымнан, газ 
фазасының  құрамынан,  шапшандатқыштың  белсенділігі  мен  селактивтігінен, 
үдерістің  ұзақтығынан.  Сонымен  қатар,  молекулалық  сутегі  және  сутегі 
донорлары сутектендіру үдерісіне ықпал етіп қоймай, кӛмірдің және пастаның 
физикалық  қасиетіне  әсер  етеді,  ол  сұйылту  жылдамдығын  тӛмендете  алады 
сондай-ақ жылдамдата алады.  
Радикалдың  термо  тӛмендеуі  кезінде  қалыптасатын  тұрақтандырғыштан 
басқа,  сутегі  келесілерге  жұмсалады:  КОМ  гидрокрекингке,  газдардың 
қалыптасуына,  еріткіштің  регенерациясына,  иістендіргіш  және  олефинді 
құрлымды сутектендіруге, гетероатомдарды жоюға, айналмалы реакциялардың 
қаныққан  құрлымы  жағына  ауысуына,  тығыздалған  шығу  ӛнімдердің 
тӛмендеуіне.  
Температураның ӛсуімен органикалық еріткіштерде сутегінің ерітіндісі де 
ұлғаяды,  бірақ  бір  уақытта  КОМ  термо  ыдырау  жылдамдығы  және  аралық 
ӛнімдерді  тұрақтандыруға  кететін  сутегіні  пайдалану  ӛседі.  Яғни,  бүлдіргіш 
сутектендіру  үдерісінің  ағымын  жылдамдататын,  температураның  жоғарлауы 
шартында,  қажетсіз  жанама  ӛнім  қалыптасуының  алдын  алу  үшін,  сутегі 
концентрациясын,  жүйеде  оның  прапорционалды  қысымның  ӛсуі  арқасында 
жоғарлату қажет, яғни реакциялық аймаққа сутегінін берілу жылдамдығы КОМ 
термоыдырауының  және  оның  қатысуымен  ӛтетін  басқа  да  реакциялардың 
жылдамдығына прапорционалды болуы керек [5, б.20]. 
Жас кӛмірлерді сутектендіру кезінде, байланыстың қысқаша уақыт кезінде 
сутегіні пайдалану жылдамдығы, салыстырмалы тӛмен шығын кезінде жоғары 
екенін  атап  ӛткен  жӛн,  бірақ  конверсия  уақытының  ӛсуімен  шығын  ұлғаяды. 
Термодинамикалық  шарттар  циклдік  құрлымдар  үшін  азырақ  қолайлы,  және 
сондықтан  сутегі  қысымы  термодинамикалық  тепе-теңдіктің  қозғалуын  ӛтеу 
үшін  қажет.  Бүлдіргіш  сутектендіру  үдерісінің  құрамы  мен  шығуы  сутегі 
шығынымен анықталады . 
Газды  фазадан  қоюланған  ӛнімдерге  сутегінің  ауысу  механизмі  шартты 
үдерістермен  анықталатыны  орнатылды  және,  ең  біріншіден  еріткіш  (паста 
құраушылармен) пен катализатор құрамымен [16]. 
Соңғы кездері қалпына келтіру ортасы ретінде, сутегіден басқа СО – Н
2
O, 
СО – Н
2
, H
2
S және т.б. үлкен мәнге ие бола бастады.  
Сұйытылу  үдерісіне  қатысатын  еріткіштер  белгілі  қасиетке  ие  болуы 
керек: 
1. 260 – 300°С жоғары қайнау температурасын иелену керек. Пастаны 400 
– 450°С дейін қыздырған кезде сұйық фазада болу үшін; 
2. жартылай сутектендірілген полииістендіргіш қосылыстардың қатысуына 
байланысты жоғары протонодонорлы белсенділікті иелену. Протон донорлары 

 
16 
 
КОМ  деполимерлі  бӛлшектерде  кокстың  қалыптасуын  және  функционалды 
топтағы санын тӛмендетеді. Еріткіштің донорлық қасиеттері құрамда сутегінің 
ұлғаюымен ӛседі. 
Протонодонорлық  еріткіш  ортасында  (тетралин)  сутектендіру  үдерісі 
едәуір  тиімді  ӛтетінін  [17]  жұмысында  кӛрсетілген.  430°С  кезінде  кӛмірдің 
конверсия  деңгейі,  каталитикалық  қосындыларды  қоспай,  86%  жетті. 
Құрамында мазут бар еріткіштің қатысуымен, дәл сондай шарттағы конверсия 
қасиеті 33,6% ғана құрады.  
Протонодонорлы  қосынды  ретінде  изопропиленді  спирт  (ИПС)  [18] 
жұмыста  таңдалды.ИПС  ӛткізген  кезде  реакциялық  қоспаға  крекингтің  сұйық 
ӛнімдерінің шығуы елеулі емес тӛмендеуі жүзеге асырылады: 92,90-нан 87,13-
90,49%  дейін,  қатты  ӛнімдердің  үлесі  6,72-ден  7,63-8,52%  дейін  ұлғаяды  және 
газ тәрізді 0,38-ден 1,88-4,35 мас.% дейін. Бұндағы тазартылған фракциялардың 
шығуы  екі  есе  ӛседі  28,0%-дан  60,9-61,4  мас.%-ға  дейін  (еңгізілген 
изопропиленді  спирт  массасын  алып  тастағаннан  кейін).  ИПСеңгізген  кездегі 
тазартылған  фракциялар  шығуының  ӛсуі  КОМ  алғашқы  макромолекулаларда 
байланыстардың  ыдырауымен  және  донорлық  белсенділік  арқасында 
қалыптасатын  ерітінділердің  тұрақтануымен  (ИПС)  түсіндіріледі,  ол  тӛмен 
молекулалық  компоненттерді  алуға  әкеледі.  Донорлық  қоспалардың  болмауы 
немесе  жеткіліксіздігі  жағдайында  рекомбинация  реакциялары  басым  болады 
және нәтижесінде жоғары молекулалық фрагменттер қалыптасады.  
3.  кӛмірлік  заттың  макромолекулалары  арасындағы  ЭДА-қатынасын 
тӛмендететін  жоғары  полярлықты  компоненттердің  болуымен  анықталатын, 
еріткіш қасиетке ие болу. Еріткіш мүмкіндігі когезия энергиясына байланысты, 
ол  дисперсия  күшінің,  тұрақты  диполь-дипольды  және  сутегі  байланысының 
қатынасымен  анықталады.  Осы  теорияға  сәйкес  кӛмір  ӛнімдері  еріткіш 
параметрлерін құрайтын жақын мәнге ие сұйықтықтарда ериді;  
4.  қаныққан  немесе  кӛмірдің,  фрагментінің  және  қоюландыру  ӛнімі 
еріткішінің  оңай  сутектендіретін  компонеттерге  сутегін  алмастыру  есебінен 
термоы дырау ӛнімдерін тұрақтандыру мүмкіндігі;  
5.  коксты  қалыптастыруға  және  ыдыратуға  тӛзімділік,  сондай-ақ 
тасымалдауды  қиындатпайтын  тұрақты  пастаны  қалыптастыру.  Пасталардың 
созылмалдығының  тӛмендеуі  әр  түрлі  сұрыптағы  кӛмірлерді,  бір  қатар 
органикалық  емес  компоненттерді  (Аl
2
O
3
,  SiO
2
,  СаСО
3
  және  т.б.  органикалық 
қосылыстармен бірге) енгізу кезінде байқалады.  
Сутегі  донорлары  мен  құрлымдық  бӛліктерді  еріту  ретінде  (паста 
құраушы)  антрацентті  және  тақтатас  майларды,  мұнайлы  пека  битумдарды, 
сондай-ақ  донорлы-сутегі  қасиетін  беру  үшін  жұмсақ  шарттарда  алдын-ала 
сутектендіруден  ӛткен  кӛмірдің  сұйылтатын  ӛнімдерін  (жеке  паста 
қалыптастырушы) қолдану мүмкін.  
Әрине,  паста  қалыптастурушылардың  химиялық  құрамының  әр  түрлі 
болғаны үшін, гидрогенизаттар да ӛздерінің құрамы бойынша әр түрлі болады.  
жұмысында  Канско-Ачинский  бассейіннің  Бородин  тау-кен  кӛзінің  қоңыр 
кӛмірдің  сұйытылуы,  қайнау  температурасы  260°С  жоғары  емес  мұнай 

 
17 
 
ӛнімдерін  паста  құраушы  ретінде  (мұнайлық  пасто  құраушы)  қолданылатын 
кезде үлкен емес сутегі қысымымен зерттелді және қайнау температурасы 400-
425°С  жоғары  қатты  қайнайтын  кӛмірлік  тазартқыш  қоспалары  (70:30)  және 
қайнау  температурасы  300-400°С  алдын-ала  сутектендіріп-тазартылған 
кӛмірлік  фракцияларды  (кӛмірлік  паста  құраушы).  Кӛмірлі  паста  құраушы 
негізінде  алынған  сутектендіру  ӛнімінің  құрамында  фенолдар  мен  азотты 
құраушылар  2  есе  кӛп  екені  кӛрсетілген,  сондай-ақ  мұнай  паста  құраушы 
негізінде  алынған  сутектендіру  ӛнімімен  салыстырғанда  құрамында  күкірт, 
иістендіргіш кӛмірсутегілер және асфальтендер саны жоғары. 
Метаморфиздің  әр  түрлі  деңгейдегі  кӛмір  құрамының  құрлымы  мен 
элементтігіне  байланысты  еріткіштердің  қолайлы  құрамын  таңдау  үлкен 
тәжрибелік мәнге ие. Осылай, тас кӛмірлер үшін донорлы сутегі мен полярлы 
еріткіштер тиімді болып табылады, олар қоңыр кӛмір үшін тиімсіз (олар үшін 
донорлы-акцепторлы қасиеттер үлкен мәнге ие) [19]. 
Кӛмірдің 
сутектендіру 
үдерісінің 
ең 
маңызды 
технологиялық 
кӛрсеткіштері  кӛмір:паста  құраушы  (Н-донор)  қатынасы  болып  табылады. 
Осылай, мысалға тәжірибе ұзақтығы 10 мин., КОМ ең кӛп айналуы кӛмір:паста 
құраушы= 50:50 қатынасы кезінде кӛрсетілген, ол 74,6% құрады. Пастада кӛмір 
концентрациясын  50-ден  60%-ға  дейін  жоғарлату,  реакцияның  сол  ұзақтығы 
кезінде,  КОМ  айналу  тереңдігі  74,6-дан  60,3%  дейін  азаюына  әкеледі. 
Реакциялық  жүйеде  Н-донордың  жетіспеушілігі,  кӛмір  деассоциациясы 
ӛнімдерін  тұрақтандыру  шарттарын  нашарлатып  және,  нәтижесінде  КОМ 
айналу  тереңдігінің  азаюына  әкеледі.  Елеулі  ӛзгерістер  сұйық  ӛнімдердің 
құрамында  жүреді,  олардың  шығуы  61,5-тен  44,6%  дейін  азаяды.  Негізгі 
ӛнімдердің  құрамы  келесі  шектерде  ӛзгереді:  құрамындағы  асфальтен  4,8-ден 
4,3% дейін тӛмендейді (асфальтен бойынша кӛрсеткіштер мұнай паста құраушы 
асфальтендерді де енгізеді, олардың пастадағы құрамы 1,2-1,5% құрайды, ПОМ 
есебімен),  майлар  52,5-тен  32,3%  дейін,  преасфальтендер  4,2-ден  8,0%  дейін 
ӛседі. 
Сұйық 
ӛнімдердің 
шығуының 
тӛмендеуі 
пастада 
кӛмір 
концентрациясының  ӛсу  нәтижесінде  газ  құраушылардың  ұлғаюымен 
шартталған
 
[20].  
Қысымы  Н
2
  –  10  МПа,  қатынас  уақыты  15  мин  (15  г  кӛмір,  40  г  еріткіш 
және  1,2  г  никельді  катализатор),  400°С  температурасы  кезінде  Taiheiyo 
витринитті  кӛмір  концетратын  сутектендіру  кезінде  донорлы  еріткіштер  мен 
газды  фазада  сутегінің  рӛлін  бағалауы    жұмысында  жүргізілді.  Сутегі 
атмосферасында  шапшандатқышпен  байланыс  кезінде  кӛмір  конверсиясы 
еріткіш  түріне  байланыссыз  екені  орнатылды.  Яғни,  никельді  шапшандатқыш 
қатысқан  кезде,  аралық  ӛнімдерді  тұрақтандырудың  негізгі  кӛзі  молекулалық 
сутегі болып табылады[21].  
Кӛмірдің  органикалық  заттардың  бұзылған  алғашқы  ӛнімдерінің  қайта 
әрекет  етуінің  алдын  алу  және  кӛмірді  сутектендіру  кезінде  жоғары 
молекулалық  қосылыстардың  пайда  болуын  тӛмендету  үшін  реакциялық 
қоспаға  радикалды  полимеризация  реакциясының  ингибиторларын  еңгізеді. 
Бұндай  қоспалар  әр  түрлі  класстағы  қосылыстар  болып  табылады: 

 
18 
 
иістендіргіштер,  хинондар,  аминдер,  гетероциклды,  сондай-ақ  металды-  және 
кремний 
органикалық. 
Ақырғысынан 
октаметилциклотетрасилоксан 
(SiO)
4
(CH
3
)
8
  ең  тиімді  болып  табылады.  Оларды  ингибитор  ретінде  қолданған 
кезде, сұйық ӛнімдердің шығуы 18-20%-дан 74-94%-ға дейін ӛседі [22]. 
Үдерістің  механизмін  қарастыруға  оралайық.  Салыстырмалы  баяу 
реакцияларда 
бастапқы 
жартылай 
ӛнімдер 
(асфальтендер 
және 
преасфальтендер)  майға  айналады  (гетероиістердің  тӛмендеуімен).  Олармен 
бәсекелесетін,  сондай-ақ  баяу  тығыздану  реакцияларда  (қайта  әрекет  ету) 
ӛнімнің  жартысы  ерімейтін  жартылай  кокс  ӛніміне  айналады.  Асфальтендер 
мен  преасфальтендердің  молекулалық  массаы  қатты  ӛзгермейді.  Осы 
ӛнімдердің саны ғана ӛзгереді. 
Кӛмірді  сутектендірумен  сұйытылу  үлгісі  соңғы  ӛнімге  әкелетін,  келесі 
реакциялармен кӛрсетілу мүмкін [13 б.212]: 
Пиролиз 
 
                                                 (1.1.1) 
 
Ішкі молекулярлық қайта топтастыру  
 
                                                (1.1.2) 
 
                                             (1.1.3) 
 
Қайта әрекет ету және молекула аралық қайта топтастыру  
 
                                                   (1.1.4) 
 
                                           (1.1.5) 
 
Еріткіштен және еритін ӛнімдерден сутегінің ӛтуі  
 
                                         (1.1.6) 
 
                                           (1.1.7) 
Сутегінің берілуі 
 
                                        (1.1.8) 
 
Каталитикалық сутектендіру 
 
                                              (1.1.9) 
                                              (1.1.10) 
 

 
19 
 
Сутегімен тұрақтандыру 
 
                   
                                               (1.1.11) 
 
Аралық сутектенген пішіндерден сутегінің ӛтуі  
 
                                                (1.1.12) 
 
                                              (1.1.13) 
 
мұндағы: P
m
 – үдеріс ӛнімдері (бензолда еритін газ және заттар);  
         n 
және 
m 
индекстері 
молекула 
ӛлшемдері 
арасындағы 
айырмашылықты білдіреді: m < n – m; 
         C – бензолда ерімейтін КОМ және аралық ӛнімдер.