Оқулық Алматы, 2014 Қазақстан Республикасы Білім жəне ғылым министрлігінің

97
 
мен  өңдегенде  иіс  шықпайды.  Суды  күміс  иондарымен,  ультракүлгін 
сəулемен, ультра қысқа толқынмен де зиянсыздандырады.
Суды жұмсарту – су құрамындағы ерітінді түріндегі Са жəне Mg 
тұздарынан жарым-жартылай немесе толық тазарту. Суларды жұмсарту 
əдістері:  физикалық,  химиялық  жəне  физикалық-химиялық  болып 
бөлінеді.
Физикалық əдіс – суды термиялық өңдеуге негізделген, яғни қайнату, 
дистилляциялау жəне қатыру.
Суды  қайнатқанда  бикарбонаттар  ыдырап,  карбонатқа  ауысып 
тұнбаға түседі.
Ca(HCO
3
)
2
CaCO
3
  + H
2
O + CO
2
 
Химиялық  əдістер  суды  химиялық  қосындыларымен  өңдеуге 
негізделген.  Өндірісте  негізінен  əк-сода  жəне  фосфат  əдістері 
қолданылады.
Əк-сода  əдісі  бойынша  суды  алғашқыда  əкпен,  содан  соң  сода 
ерітіндісімен өңдейді. Химиялық реакцияның нəтижесінде Са тұздары 
Са карбонатына, Mg тұздары Mg гидроксидіне жəне карбонатына ай-
налады. 
Уақытша кермектілік: 
 
Ca(HCO
3
)
2 + 
Ca(OH)
2
2CaCO
3
  + 2H
2
O
 
 
Mg(HCO
3
)
2 
+ 2Ca(OH)
2
2CaCO
3
  + Mg(OH)
2 
+ 2H
2
O
 
Тұрақты кермектілік: 
  
  
CaCI
2 
+ Na
2
CO
3
CaCO
3
  + 2NaCI
 
 
MgSO
4 
+ Na
2
CO
3
MgCO
3
  + Na
2
SO
4
 
Əк-сода  əдісі  көп  қолданылады  жəне  ең  арзан  əдіс,  бірақ  суды 
жұмсарту дəрежесі төмен (0.3 мг-экв.л
-1
).
  Фосфат əдісі суды натрий фосфатымен өңдеуге негізделген:
      
   
  
3Ca(HCO
3
)
2 
+ 2Na
3
PO
4
Ca
3
(PO
4
)
2
  + NaHCO
3
 
   
3CaCI
2 
+ 2Na
3
PO
4
Ca
3
(PO
4
)
2
  + 6NaCI
 
Ca  жəне Mg фосфаттарының  суда  ерігіштігі  өте  төмен,  сондықтан 
бұл  əдіс  өте  тиімді  (тұздардың  мөлшері 0,03 мг  экв/л-ге  дейін 
төмендейді, яғни əк-сода əдісінен 10 есе жақсы тазартады). Бірақ бұл 

98
əдіс  қымбат,  сондықтан  комбинациялау  сызбанұсқасы  бойынша – 
негізгі  тұз  массаларын  əк-сода  əдісімен  тұндырады,  соңында  фосфат 
əдісімен жұмсартады. 
Суды  жұмсарту  жəне  тұзсыздандырудың  физикалық-химиялық 
əдісіне ион алмасу жолы жатады. 
Ион алмасу жолы иониттардың судағы еріп жүрген тұздардың ио-
нымен ион ауыстыру қабілеттілігіне негізделген. Иониттар суда жəне 
басқа еріткіштерде ерімейтін, ион алмастыруға қабілеті бар қатты зат-
тар.  Иониттар – катиониттар  жəне  аниониттар  болып  екіге  бөлінеді. 
Катиониттер – құрамында қозғалмалы натрий немесе сутек катион-
дары  болғандықтан  олар  натрий  катиониты  немесе  сутек    катиониты 
деп аталынады. Аниониттер – құрамында қозғалмалы гидроксил тобы  
болғандықтан ОН-аниониті деп аталады. Na – катиониттер ретінде: гла-
угонит, цеолит, пермутит жəне т.б., H – катиониттер ретінде сульфир-
ленген  көмір  (концентрлі  күкірт  қышқылымен  өңделген)  жəне  т.б.  да 
синтетикалық шайырлар (құрамындағы окси-, карбоксил- жəне сульфо-
топтары  бар,  фенол,  резорцин,  пирогаллол,  таннин  жəне  басқа  үлкен 
молекулалы қосылыстар) алюмосиликаттар қолданылады.
Аниониттар ретінде синтетикалық үлкен молекулалық қосылыстар, 
мысалы, карбониттер, (меламин, гуадин, анилин, метафенилендиамин 
жəне т.б.) қолданылады.
Металл иондарымен тазарған суды анионит арқылы өткізіп,  судан 
аниондарды шығарады. 
Na
2
O AI
2
O
3
2SiO
2
nH
2
O
құрамды алюмосиликатты алып катион ал-
масу реакциясын жазайық:
Na
2
O {kat}+ CaCI
2
→CaO•{kat}+ 2NaCI
 Na
2
O {kat}+ MgSO
4
→MgO•{kat}+ Na
2
SO
4
мұндағы, {kat} −  алмасуға  қатыспайтын  молекула  бөлшегі,  яғни 
AI
2
O
3
2SiO
2
nH
2
O
.
Н – катионитын  қолданғанда  ионалмасу  үдерісі  мынадай  сыз-
банұсқамен өрнектеледі:
 
 
 
H
2
 {kat}+ CaSO
4
→Ca•{kat}+ H
2
SO
4
 
 
 
H
2
 {kat}+ Ca(HCO
3
)
2
→Ca•{kat}+ 2H
2
O+2CO
2
 
 
 
H
2
 {kat}+ MgCI
2
→Mg•{kat}+ 2HCI
Уақыт өткен сайын катиондардың қоры таусылады, сондықтан алма-
сатын иондарды қайтадан толықтыру мақсатымен қышқылмен жуады. 

99
 
Анион алмасу мынадай сызбанұсқамен  өрнектеледі:
 
 
 
2{An}OH+ H
2
SO
4
→{An}
2
SO
4
+ 2H
2
O
 
  {An}OH+ 
HCI→{An}CI+ H
2
O
Анионитты регенерациялау үшін оны сілті ерітіндісімен жуады:
 
  {An}
2
SO
4
+ NaOH→2{An}•OH+Na
2
SO
4
 Суды тазарту үшін алдымен Н катионит сүзгішінен өткізеді. Онда 
су Ca, Mg жəне Na иондарынан тазарады. Одан кейін екінші анионит-
тер сүзгішінен өткенде су аниониттардан тазарады. Əрі қарай 3 дега-
заттарда көміртек оксидінен тазарады. Осылай тазарған су тұтынушыға 
жіберіледі.
Бұл  тəсілдің  əк-сода  əдісінен  артықшылығы  бар:  аппараттың 
қарапайымдылығы  суды  жақсы  тазалайды (0,035-0,07 мг/экв  л
-1
) 
аппараттардың бақылау торда жұмыс істеудің қарапайымдылығы жəне 
ең негізгісі – арзандылығы.
Суды  газсыздандыру – суды  еріген  газдан  тазарту.  Суды 
газсыздандыруға химиялық жəне физикалық əдістер қолданылады.  
Химиялық  əдіс  еріген  газдардың  химиялық  реагенттермен  реак-
цияласуына  негізделген,  мысалы:  көмір  қышқыл  газы  еріген  суды 
сөндірілген əк арқылы  сүзсе, СаСО
3
 тұнбаға түседі. Суды еріген оттек-
пен тазарту үшін, суды темір үгінділері арқылы сүзеді, оттек темірмен 
əрекеттесіп суда ерімейтін темір оксидін түзіп, су оттектен тазаланады. 
Физикалық  əдіс  суды  аэрациялауға  (ауамен  жанастыру)  немесе  ва-
куумда, қыздыруға негізделген. 
Суды тұзсыздандыру – суды қыздырып, əуелі буға айналдырып су-
ытып, қайта сұйылтады.
Су  қағы – кермекті  суды  қайнатқанда  ыдыс  қабырғаларына  тұрып 
қалатын тұздар. Су қағының өндіріске тигізетін зияны өте мол. Мыса-
лы, аппарат қабырғаларының жылу өткізгіштігі төмендейді. Қазандар 
мен түтіктер қатты қыздырылғандықтан жарылып кетеді. 
Су  қағының  түрлері:  Карбонат  су  қағы – негізінен 50%-дан  аса 
CaCO
3
, MgCO
3
 құралған аморфты тұздар; гипс су қағы негізінен 50%-
дан  аса  СаSO
4
  қатты  масса;  силикат  су  қағы – құрамында 20-25% 
SiO
2
 болатын  аморфты масса; алюмосиликат су қағы – негізінен SiO
2 
жəне 
 
Al
2
O
3
  оксидтерден    құралған;  аралас  су  қағы – құрамында Ca  
жəне  Mg карбонаты, кальций сульфаты жəне силикаттары бар күрделі 
қоспалардан құралған қатты масса.
Су  қағының  түзілу  себептері:  аса  қаныққан  ерітінділерден 

100
ерігішті гі аз тұздарының суды қыздырғанда тұнбаға тұнуы; ерігіштік 
температура коэффиценті оң тұздар: Са, Mg хлоридтері жəне нитрат-
тары ерітіндісін салқындатқанда тұнбаға тұнады; ерігіштік темпера-
тура коэффиценті теріс тұздар қыздырғанда тұнбаға тұнады. 
Су қағының түзілуіне қарсы жүргізілетін шаралар: суды жұмсарту; 
суды коррекциялау, түзету – суға сода, фосфор қышқылын, натрий фос-
фатын жəне т.б. реагенттер қосып, қақтың жеңіл кетуіне жағдай жасау; 
антиқақтар    қолдану.  Антиқақтар  ретінде  көбінесе    сілті,  сода,  фос-
фор қышқылының натрий тұзы, хром қышқылының натрий тұзы жəне 
т.б. қолданылады; электрохимиялық əдіс – ыдыс қабырғасын тұрақты 
электр  тогының  теріс  полюсімен    жалғастырып,  катодқа  айналды-
рып,  қабырғада  көпіршік  түрінде  су  қағының  байланысуына  кедергі 
келтіреді.
Бақылау сұрақтары
1.  Химиялық  технологияда  ауа  жəне  су  қандай  мақсаттарда 
қолданылады?
2.  Табиғи су қандай белгілері бойынша жіктеледі?
3.  Судың сапасын қандай көрсеткіштермен анықтайды?
4.  Судың айналысы деген не? Оны қандай мақсатта қолданылады?
5.  Өнеркəсіптік суды дайындаудың негізгі операцияларын атаңыз.
6.  Судың  кермектілігі  деген  не?  Оны  жоюдың  қандай  əдістері 
бар?
7.  Ионалмасу  əдісі  бойынша  суды  жұмсарту  үдерісі  неге 
негізделген?
4.6. Химиялық өндірістегі энергия
Химиялық өндірісте энергияның бөлінуімен немесе жұмсалуымен,  
өзара түрленуімен жəне бір түрден екінші түрге ауысуымен байла-
нысты  əртүрлі  үдерістер  жүреді.  Химиялық  өндіріс  көп  мөлшерде 
энергия  тұтынады.  Энергия  тек  қана  химиялық  реакцияны  жүргізу 
үшін емес, сонымен бірге материалдарды тасымалдауға, қатты зат-
тарды  бөлшектеуге,  ұнтақтауға,  сүзуге,  газдарды  сығуға  жəне  т.б. 
жұмсалады.  Өнеркəсіптің  барлық  өнімдеріне  жұмсалатын  энергия 
үлесі 2,5%, ал мұнайхимиялық жəне химиялық салалардың өнімдері 
үшін 8,9%  құрайды.  Химиялық  өндірістегі  үдерістер  арасында  
энергия түрлерін тұтынудың көрсеткіштері:  химиялық реакциялар-

101
 
да – 5-40%,  масса  алмасу  үдерістерінде – 30-80%,  жылу  алмасу 
үдерістерінде – 60-90%. 
 Химия өнеркəсібінде қолданылатын энергия түрлері: электр, жылу, 
химиялық,  жарық,  ішкі  ядролық,  атом  жəне  екіншілік  энергетикалық 
ресурстар. Бұл энергия түрлерін тұтыну сипаттамалары: жылу энергия-
сы – 48%, электр энергиясы – 44%, отын энергиясын тікелей қолдану 
– 8%. 
Электр энергиясы  электрхимиялық (ерітінділер мен балқымалардың 
электролизі),  электртермиялық  (қыздыру,  балқыту,  возгонка,  жоғары 
температуралық  синтездер  жəне  т.б.)  үдерістерді  жүргізумен  қатар, 
механикалық  энергияға  айналдыруға,  материалдарды  тасымалдауға, 
бөлшектеуге, ұнтақтауға, газдарды сығуға жəне т.б.  қолданылады. 
Жылу  энергиясы  химия  өндірісінде  əртүрлі  физикалық  үдерістерді 
(балқыту,  құрғату,  дистилляция,  химиялық  реакцияларды  жүргізуге 
жəне т.б.) іске асыру үшін қолданылады. 
Химиялық энергия  гальваникалық элементтерде жəне аккумулятор-
ларда  электр  энергиясына  түрлендіру  үшін  қолданылады.  Химиялық 
энергияның  болашақта  маңызы  ерекше,  өйткені  оның  пайдалы  əсер 
коэффициенті жоғары (60-70%).
Жарық энергиясы  өте көп мөлшерде химиялық өндірістерде түрлі 
фотохимиялық реакцияларды жүргізуге қолданылады. 
Ішкі  ядролық  энергия    радиоактивті  сəулелердің  əсерімен  жүретін 
реакцияларға қолданылады. 
Екіншілік энергетикалық ресурстар – өндірістің жоғары температу-
ралы қалдықтары немесе жартылай өнімдерін үдеріске қолдану арқылы 
қоршаған ортаға бөлінетін энергия шығынын азайтады. 
Атом  энергиясы – атом  жəне  электрстанцияларында  электр  энер-
гиясын өндіруге қолданады. Атом энергиясы атом ядролары өзгеріске 
түскенде  немесе  сутек  ядросын  синтездегенде  жəне  т.б.  күрделі 
үдерістер нəтижесінде бөлінеді. 
Химиялық өндірістің энергияны тұтынуы энергия сыйымдылығымен 
бағаланады.
 Өндірістің энергия сыйымдылығы –  бірлік өнімді алуға жұмсалған 
энергия мөлшері. Ол кВт.·сағ (кДж) немесе тоннаны өнімге шаққандағы 
шартты  отын  тоннасымен  өрнектеледі.  Химиялық  өндіріс  энергия 
сыйымдылығы бойынша үш  класқа бөлінеді:
1-класс. 1 т өнім өндіруге 2 т (58*10
3
 кДж) шартты отын жұмсалатын 
өндіріс.  Бұл  өндіріске  химиялық  талшық,  ацетилен,  капролактам,  по-
лиэтилен, акрилонитрил жəне т.б. жатады.

102
2-класс. 1 т өнімге 1-ден 2 тоннаға дейін (29*10
3
, 58*10
3
 кДж) шарт-
ты отын жұмсалатын өндіріс. Бұл өндіріске  натрий карбонаты, аммиак, 
кальций карбиді, метанол жəне т.б. жатады.
3-класс. 1 т өнімге 1 тоннадан кем емес (29*10
3
 кДж) шартты отын 
жұмсалатын өндіріс. Бұл өндіріске сұйытылған азот қышқылы, этилен-
гликоль, сірке қышқылы, анилин,  полистирол, қос суперфосфат жəне 
т.б жатады.
Кейбір  өндірістердің  энергия  сыйымдылығы  өте  кең  аралықта 
өзгереді: 1 т алюминий өндіруге 20*10
3
 кВт сағ, ал күкірт қышқылын 
өндіруге 60 - 100кВт  сағ. жұмсалады.
Энергия көзі. Энергия көздері шартты түрде біріншілік жəне екіншілік 
болып бөлінеді (32-сурет). Бірішілік энергия көздері  адамзат қызметіне 
тəуелсіз табиғи үдерістердің салдарынан пайда болатын энергетикалық 
потенциал  көздері.  Оларға  жанатын  пайдалы  қазбалар  (көмір,  мұнай, 
жанатын сланецтер, табиғи газдар), жел, Күн жəне өзен, теңіз, мұхит 
суларының  энергиялары  жатады.  Біріншілік  энергия  көздері  ішінде 
химиялық  өнеркəсіпте  негізінен  газтəрізді  жəне  сұйық  отындаркөп 
қолданылады,  сондай-ақ  жылу  электрорталықтардан  (ЖЭО)  жəне 
өнеркəсіптің  өзінің  қазандығынан  алынатын  жылуда  пайдаланылуы 
мүмкін.
Екіншілік энергетикалық ресурстар(ЕЭР) – технологиялық агрегатта 
түзілетін, бірақ сол агрегаттың өзінде қолданылмайтын қалдықтардың, 
қосымша жəне аралық өнімдердің энергетикалық потенциалы. Ол басқа 
өндірістерді аздап немесе толығымен энергияны қамтамасыз ету үшін 
32-сурет. Энергетикалық ресурстардың жіктелуі
                                                                 ɹɞɪɨɥɵԕ ɨɬɵɧ                
                                                                 ɤԧɦɿɪ                                   
                                                                 ɦԝɧɚɣ                                  
                                                                 ɝɚɡ       
                                                                                           
                                                                 Ʉԛɧ ɪɚɞɢɚɰɢɹɫɵ                
                                                                 ɗɧɟɪɝɢɞɪɨɝɟɧɟɬɢɤɚɥɵԕ 
                                                                 ɀɟɥ ɷɧɟɪɝɢɹɫɵ                  
                                                                 Ȼɢɨɦɚɫɫɚ                            
                                                                 Ƚɟɬɟɪɨɦɚɥɶɞɵ ɷɧɟɪɝɢɹ      
                                                                                          
                                                                                  
                                                                                                             
                                                                                        
                                                                                                                                
ɗɧɟɪɝɟɬɢɤɚɥɵԕ 
ɪɟɫɭɪɫɬɚɪ 
Ȼɿɪɿɧɲɿɥɿɤ 
ɪɟɫɭɪɫɬɚɪ 
ȿɤɿɧɲɿɥɿɤ 
ɪɟɫɭɪɫɬɚɪ 
ɋɚɪԕɵɥɚɬɵɧ 
ɪɟɫɭɪɫɬɚɪ 
ɋɚɪԕɵɥɦɚɣ- 
ɬɵɧ 
ɪɟɫɭɪɫɬɚɪ 

103
 
қолданылуы мүмкін. ЕЭР-дің көзі болып табылатын сол өндірістің өзі 
ЕЭР-ді  қолданып  өзінің  энергия  шығынын  төмендете  алмайды,  бірақ 
энергияны үнемдеуге басқа энергия тұтынатын қондырғылар есебінен 
жетіседі.  Энергетикалық  потенциалы  төмен  болғандықтан  ЕЭР  пай-
далану қарапайым түрде емес. Сонда да оларды утилизациялау керек, 
өйткені  мөлшері жоғары. 
  Энергия  түрі  бойынша  екіншілік  энергетикалық  ресурстар:  жана-
тын (отындық), жылулық, артық қысымды болып үш топқа бөлінеді.
Жанатын  екіншілік  энергетикалық  ресурстар  –  көміртекті 
шикізатты  химиялық  жəне  термохимиялық  өңдеудегі  технологиялық 
үдерістердің  қалдықтарының,  балқытатын  пештердің  (домналық, 
шахталық,  конверторлық  жəне  т.б.)  қосымша  ыстық  газдардың,  ор-
ман жəне ағаш өңдейтін өнеркəсіптегі одан əрі технологиялық өңдеуге 
қолданылмайтын  ағаш  қалдықтарының,  буландырылған  ыстық 
щелоктың,  целлюлоза-қағаз  өнеркəсібінің  ағаш  қалдықтарының 
жəне  т.б.  химиялық  энергиясы.  Олардың  құрамында  сутек,  көміртек 
монооксиді  жəне  басқа  жанатын  компоненттер  болады.  Қазандық-
пештік отын ретінде пайдаланып,  негізгі отынға қосады. Қолданудағы 
негізгі қиыншылық – құрамында қоршаған ортаны ластайтын, қазандық 
аппаратурасын коррозияға ұшырататын, су жылытатын түтікше бетіне 
қонатын бөгде заттардың болуы. 
Жылулық  екіншілік  энергетикалық  ресурстар – технологиялық 
агрегаттардан  шығарылатын  газдардың,  негізгі  өндірістің  басты, 
қосымша,  аралық  өнімдердің  жəне  қалдықтардың,  технологиялық, 
күштік қондырғыларда жұмыс істеген ыстық су жəне будың физикалық 
жылуы.  Оны  сəйкес  жылу  тасымалдағыштарға  (ағысты  қыздыру,  бу 
жасап шығару) беру арқылы тікелей жылу алу үшін қолданады. Олар-
ды температураға байланысты жоғарғы жəне төменгі потенциалды деп 
бөледі.
  Жоғарғы  потенциалды  ЕЭР – (температурасы 120
0
С-тан  жоғары) 
қазандық-утилизаторда бу жасап шығару үшін қолданылады.
Төменпотенциалды  ЕЭР – (температурасы 50-120
0
С)  негізінен 
энергетикалық  қондырғылардың  (қазандық  қондырғыда  суды  жылы-
ту  үшін)  жұмысында  пайдаланылады.  Оларды  пайдаланудың  негізгі 
қиыншылығы – жылуды  беруде  қозғаушы  күштің  аздығынан  жəне 
ластаушы  бөгде  заттардың  болуынан  көп  капиталды  шығынның 
жұмсалуы.  Тиімділігі – төменгі  потенциалды  ЕЭР-ды  абсорбционды 
салқындатқыш  машиналарда  қолданып  жасанды  төмен  температура 
(суық) алу.

104
Артық  қысымды  екіншілік  энергетикалық  ресурстар – 
технологиялық  агрегаттардан  артық  қысыммен  шығатын  газдар  мен 
сұйықтардың  потенциалды  энергиясы.  Олар  турбиналарда  жұмысшы 
машиналарын  іске  қосу  жəне  электр  энергиясын  жасап  шығару  үшін 
қолданылады. 
Жұмысшы  дененің  түрлері  мен  параметрлеріне  байланысты 
екіншілік  энергетикалық  ресурстардың  пайдаланылуы:  отындық 
(жанатын  компоненттерді  тікелей  отын  ретінде  қолдану),  жылулық 
(утилизациялық,  абсорбционды  салқындатқыш  қондырғыларда  екін-
шілік  энергетикалық  ресурстар  есебінен  бөлінетін  жылу  мен  суықты 
тікелей жылу ретінде қолдану), күштік (утилизациондық қондырғыда 
екіншілік  энергетикалық  ресурстар  есебінен  бөлінетін  механикалық 
немесе  электр  энергиясын  пайдалану),  комбинирленген  (екіншілік 
энергетикалық ресурстар есебінен бір мезетте бөлінетін электр неме-
се механикалық энергияның жылуын пайдалану) төрт негізгі бағытта 
жүреді.
Қазақстанның  отын-энергетикалық  комплексі.  Құрлықтың  барлық 
территориясының 1,8%-ын  алатын  Қазақстанда  минералды  отынның 
əлемдік  баланстық  қорының 0,5%-ы (30 млрд.т.  шартты  отын) 
шоғырланған.  Оның  ішінде  көмір – 80%, мұнай  жəне  газ-конденсаты 
– 13%, табиғи  жəне  ілеспе  газдар – 7%. Бұл  шикізат  базасының  күйі 
–  Қазақстанның  отын-энергетикалық  комплексінің  дамуының  потен-
циалы мен болашағын анықтайтын маңызды факторлардың бірі болып 
табылады.  Отын-энергетикалық  комплекстің  потенциалды  мүмкіндігі 
толық  жетілмеген.  Мысалы, 1993 жылы  өзінің  өндірісі  есебінен 
Қазақстан электр энергиясымен – 90%, мазутпен – 87%, бензинмен – 
86%, дизель отынымен – 74%, табиғи газбен – 42% қамтамасыз етілген. 
Бұл  бұрынғы  Кеңес  Одағының  құрамында    жоспарлы  даму  салдары-
нан қалыптасқан отын-энергетикалық комплекстің жетістігі болып та-
былады.  Қазақстан  территориясында  отын-энергетикалық  ресурстар 
біркелкі  таралмаған:  көмірдің  негізгі  қоры  солтүстік  жəне  орталық, 
мұнай  мен  газдың  қоры  батыс  аймақтарда  шоғырланған.  Негізгі 
гидроэнергетикалық  ресурстар  шығыс  жəне  оңтүстік-шығыс  аймақта 
орналасқан.  Қазақстанның  отын-энергетикалық  балансы  көмірсутекті 
шикізат базасына негізделген (6-кесте).
Отын-энергетикалық  ресурстарға  бай  болса  да,  Қазақстанда  көмір 
мен мұнайдың энергетикалық қоры артық,  ал газ жəне электр энергия-
сы тапшы. Қазақстанның көмір өңдіретін өнеркəсібінің қазіргі уақытта 
Кузнецкий  жəне  Орта  Азия  көмірлерінің  импортынан  бас  тартып, 

105
 
Шығыс  жəне  Оңтүстік  Қазақстан  аймақтарын  отандық  көмірлермен 
қамтамасыз  етуге  толық  мүмкіндігі  бар.  ТМД  елдеріне  жəне  сыртқы 
рынокқа сортты, күлділігі төмен көмірлерді экспорттау мүмкіндігі 40-50 
млн.т.-ға болжанған. Қазақстанда мұнай мен конденсаттың үлкен қоры 
бар.  Бірақ  мұнай  тасымалдайтын  жүйе  Қазақстанның  Ресейге  мұнай 
экспорттауын міндеттейді жəне бір мезетте өзінің мұнай өндейтін за-
уыттары  үшін  ресейлік  шикізатты  алады,  яғни  бұл  Қазақстанның  Ре-
сейге инфрақұрылымдық тəуелділігін көрсетеді.
6-кесте
Қазақстанның отын-энергетикалық балансы
Отын түрлері
өлшем бірлік
1990 1995
2000
2010
мин. макс мин. макс.
1
2
3
4
5
6
7
8
Өндіріс
Көмір
млн.т
131 83
85
97
120
145
Мұнай жəне конденсат
млн.т
26
21
24
30
35
55
Газ (табиғи жəне ілеспе)
млрд.м
3
7
5
5
18
17
31
Электрэнергиясы
млрд.
кВт.сағ
87
67
76
84
96
112
Тұтыну
Көмір
млн.т
82
55
57
69
80
95
Оның ішінде энергетикада -¨-
45,7 41,6 40,0 45,0 47,0 54,0
Мұнай жəне конденсат
млн.т
18
19
16
28
16
40
Оның ішінде энергетикада -¨-
4,3
1,8
2,8
3,0
3,1
3,5
Газ
млрд.м
3
15
9
7
13
13
26
Оның ішінде энергетикада -¨-
8,3
2,9
5,0
7,7
10,7 15,3
Электрэнергия
млрд.
кВт.сағ
105 74
75
80
95
105
Экспорт
Көмір
млн.т
32
23
28
28
40
50
Мұнай жəне конденсат
млн.т
22
9
15
8
25
21
Газ (табиғи жəне ілеспе)
млрд.м
3
3
3
6
8
13
16
Электрэнергиясы
млрд.
кВт.сағ
11
7
1
4
1
7
Импорт
Көмір
млн.т
14
1
-
-
-
-
Мұнай жəне конденсат
млн.т
14
7
7
6
6
6
Газ (табиғи жəне жолай)
млрд.м
3
9
7
7
7
9
11
Электрэнергиясы
млрд.
кВт.сағ
29
14
-
-
-
-

106
Қазіргі  кезде  Қазақстанның  экспорттық  мүмкіндігі  шикізат 
базасының  потенциалымен  емес,  отандық  шикізатты  тасымалдау-
ды  қамтамасыз  ететін  мұнай  құбырларының  болуымен  анықталады. 
Мұнайды  басты  тұтынушылар  өнеркəсібі  дамыған  Еуропа  жəне 
Солтүстік Америка елдері болып табылады. Олардың үлесіне əлемдік 
мұнай тұтынудың  48%, ал Таяу Шығыс елдерінің үлесі 6%. Сондықтан 
Қазақстанның мұнай индустриясының негізгі мақсаты − мұнай өндіруші 
елдерден  мұнай  тұтынушы  елдерге  мұнайды  тасымалдау.  Құрылысы 
жоспараланған Теңіз-Новороссийск, Ақтау-Тегеран, Батыс Қазақстан-
Құмкөл мұнай құбырлары салынса, Қазақстан мұнайдың əлемдік рыно-
гына шығуына жəне Павлодар, Шымкент мұнай өңдеу зауыттарын Сібір 
мұнайынан Жаңажол-Кеңқияқ мұнайына толық алмастыруға мүмкіндік 
болады.  Осыдан  аталған  зауыттар  толық  қуатында  жұмыс  істесе, 40-
40,5  млн.т-ға  дейін  мұнай  өңделсе,  Қазақстан  мұнай  өнімдеріне  де-
ген  импортты  қысқартып,  өзін  автобензин,  авиакеросин,  мазутпен 
қамтамасыз ете алар еді.
Көмір мен мұнай қоры мол болса да, газдың қоры бойынша тапшылық 
бар. Республикада  газ  өндіру   артса  да, ішкі  талапты қанағаттандыру 
үшін  газдың  біраз  бөлігін (1 млрд.  м
3 
дейін)  Ресей,  Өзбекстан, 
Түркменстаннан  импорттайды.  Газ  өндірудің  мөлшерін 4-5 млрд.м
3
 
арттырғанда, республиканың солтүстік жəне шығыс аймақтарын газбен 
қамтамасыз етуге, сонымен бірге шетелге сатуға мүмкіндік болар еді.
Қазақстанның  табиғи  отын-энергетикалық  ресурстарының  мүм-
кіншілігі  −  қуатты  отын-энергетикалық  комплексті  дамытуға,  рес-
публиканың біріншілік энергетикалық ресурстармен ғана емес, олардың 
өңделген өнімдерімен жəне шикізатпен соңғы өнімдердің экспортына 
жағдай жасауға толық жетеді. 
4.7. Өндірісте энергияны ұтымды  пайдалану
Химия өнеркəсібі өте көп мөлшерде энергия қолданылатындықтан, 
алынған өнімдердің құнына ерекше əсер етеді. Энергияны экономикалық 
тиімді пайдалану − маңызды проблемалардың бірі. Энергияның барлық 
түрлерін ұтымды пайдаланудың критерийі энергияны пайдалану коэф-
фициенті болып табылады. 
Энергияны пайдалану коэффициенті – бірлік өнім алуға жұмсалатын, 
теориялық есептелген энергия мөлшерінің практика жүзінде жұмсалған 
энергия мөлшеріне қатынасына тең. Ол:

107
 
100
ɩɪ
Ɍ
ɷ
W
W
 
K
былай өрнектеледі.
Мұндағы, W
Т 
, W
пр 
  −  бірлік  өнім  өндіруге  теория  бойынша  жəне 
практика жүзінде жұмсалған энергия мөлшері.
Көптеген  өндірістерде  энергия  үнемсіз  жұмсалады,  сол  себептен 
пайдалану коэффициентінің мəні өте төмен болады. Сондықтан пайда-
лану коэффициентін көтеру жолдарын іздестіру қажет. Іздестіру жол-
дары екі топқа топтастырылған: энергия үнемдейтін технологияларды 
жасау жəне өндірістік үдерістерде қолданылатын энергияны жақсарту. 
Бірінші топты жүзеге асыру шаралары: 
– жаңа энергиялық-экономикалық технологиялық сызбанұсқаларды 
жасау;
– катализаторлардың активтілігін көтеру;
– өнімдерді бөлу əдістерін энергияны аз қажет ететін əдістерге ал-
мастыру;
– комбинирленген энергиялық-технологиялық сызбанұсқаларды жа-
сау.
Екінші топты жүзеге асыру шаралары:
– аппарат бетінің сəулелену жəне тиімді жылу изоляциясы есебінен 
жылу шығынын төмендету;
– электрохимиялық өндірістердегі кедергі шығынын төмендету;
– екіншілік энергетикалық ресурстарды қолдану.
Химия өндірісінде барлық энергиялардың ішінде көп қолданылатыны 
– жылу энергиясы. Оның пайдаланылу дəрежесі жылулық пайдалы əсер 
коэффициентімен анықталынады. 
Жылулық  пайдалану  əсер  коэффициенті – негізгі  химиялық  ре-
акцияны  жүзеге  асыруға  пайдаланылатын  жылу  мөлшерінің  жалпы 
жұмсалған жылу мөлшерінің қатынасына тең. Ол: 
K
ɷ =
Q
ɩɚɣɞɚɥɚɧ. ɠɵɥɭ
Q
ɠɚɥɩɵ ɠɵɥɭ
 
 
былай өрнектеледі. Мұндағы, Q
Т
,
 
 Q
пр 
–  химиялық реакция жүруге тео-
рия бойынша жəне практика жүзінде жұмсалған жылу мөлшері. 
Химия  өндірісінде  реакциялық  аппараттан  шыққан  газдардың, 
сұйықтардың,  қатты  заттардың  жылуын  (жылу  регенерациясы)  жəне 
газдармен  сұйықтардың  сығылу  энергияларын  (энергия  регенерация-
сы) қолдану химия өндірісінің негізгі міндеті. 

108
Шығарылатын  ыстық  газдардың  жылуын – реакциялық  аппаратқа 
түсетін материалдарды алдын ала қыздыруға немесе өндіріске қажетті бу 
алу үшін қолданады. Бұл мақсатты жылу алмастырғыштар (рекуператор 
мен регенератор)  жəне утилизатор-қазандық арқылы жүзеге асырады. 
Рекуператор  (33-сурет) – кəдімгі  цилиндрлі  аппарат (2), ішіне 
түтікшемен  вальцирленген  плита (1) орналастырылған.  Реакциялық 
аппараттан шығатын ыстық газдар рекуператордың түтікшелерімен (3) 
өтеді, ал реакциялық аппаратқа жіберілетін суық газдар түтікше аралық 
кеңістікпен  қозғалады.  Нəтижесінде  жылу  алмасу  түтікше  қабырғасы 
арқылы  жүзеге  асып,  ыстық  газдар  салқындайды  да,  суық  газдар 
қыздырылады.
33-сурет. Рекуператор. 
1 – плиталар, 2 – аппарат 
корпусы,  3 – түтікше
34-сурет. Регенератор.
1 – камера, 2 – қондырма
Регенератор  (34-сурет) –  қондырмалармен  толтырылған  период-
ты  түрде  жұмыс  істейтін  камера.  Алдымен  реакциялық  аппараттан 
шығатын ыстық газдар камера (1) арқылы өтеді. Газдар қондырмамен 
(2)  жанасып,  оған  жылуды  беріп  салқындайды,  ал  қондырма  қызады. 
Содан кейін ыстық реакциялық газдарды жіберу тоқтатылады да, ыстық 
қондырма арқылы суық газдар жіберіледі. Суық газдар қыздырылады 
да, қондырма салқындайды. Салқындатылған қондырма арқылы ыстық 
газдар жіберіліп, үдеріс жалғастырылады. Үздіксіз үдеріс жасау үшін 
екі регенератор орнатады. Бір камера қондырмалардың қыздырылуына 
жұмыс істесе, екінші камера арқылы суық газдар жіберіледі де, жылу 

109
 
алмасу жүреді. Белгілі бір аралық уақытта газ ағысы автоматты түрде 
тоқтатылады. Регенераторлар 700-800
0
С жəне одан жоғары температу-
расы  бар  газдар  үшін  қолданылады.  Төмен  температуралық  газдарды 
қолдану үшін қосымша рекуператорлар орнатылады. 
Утилизатор-қазандық (35-сурет) – шығарылатын газдардың жылу-
ынан бу алу үшін қолданылады. Ыстық газдар қазандықтың (3) ішіне 
орнатылған  түтікпен (4) қозғалады.  Су  қазандықтағы  түтік  аралық 
кеңістікте штуцер (5) арқылы келеді. Алынған бу ылғал бөлгіш (2) жəне 
вентиль (1) арқылы шығарылады. 
35-cурет. Утилизатор – казандық: 1 – вентиль; 2 – ылғалды бөлгіш; 
3 – қазандықтын корпусы;  4 – түтікше; 5 – штуцер
Қазіргі  уақытта  екіншілік  энергетикалық  ресурстар  болып  табы-
латын  шығарылатын  газдардың  жылуы,  газдар  немесе  сұйықтардың 
сығылу  энергиясы  энергетикалық  пайдалы  əсер  коэффициентін 
жоғарылатуға мүмкіндік береді.
4.8. Энергетикалық ресурстарды толық пайдалану 
тұжырымдамасы
Энергетикалық  ресурстарды  толық  пайдалану  тұжырымдамасы 
энергетикалық  жəне  жылулық  шығындарды  минималды  мөлшерге 
келтіріп, оларды үдерістерге толық пайдалануға бағытталған.
Жылу  жəне  энергия  регенерациясы.  Кейбір  жағдайда  үдерісті 
жүргізу үшін (мысалы, реакторда) ағысты қыздырады, содан кейін оны 
міндетті  түрде  салқындату  керек.  Кіретін  ағысты  шығатын  ағыспен 
қыздыруға болады. Мұндай сызбанұсқа циркуляциялық түрде беріледі. 
Егер реакция экзотермиялық болса, мұндай шешім өте тиімді. Мұндай 
жылуды  регенерациялау  сызбанұсқасы  өнеркəсіпте  кеңінен  таралған. 
Толуолды  гидродеалкилдеу  үдерісіндегі  жылуды  максималды  регене-
рациялау сызбанұсқасын қарастырайық (36-сурет).  

110
36-сурет. Толуолды гидродеалкилдеу үдерісіндегі жылуды максималды 
регенерациялау сызбанұсқасы
37-сурет. Жылуды (а) жəне энергияны (б) қосымша приводты компрессормен 
бу жəне газ турбиналардан регенерациялау сызбанұсқасы: К – компрессор; Д 
– негізгі электрлік привод; ГТ жəне ПТ – газ жəне бу турбиналары; 
ҚУ – қазандық-утилизатор; ХТҮ – химиялық-технологиялық үдеріс
Ыстық газдар реактордан кейін бөлу колоннасының қыздырғышында 
жəне реакциялық қоспаны алдын ала қыздыру үшін қолданылады. Бұл 
жүйеде бөгде жылутасымалдағышымен тек бір қыздырғыш бар. 
Жылу қазандық-утилизаторда бу алу үшін қолданылуы мүмкін; со-
дан  кейін  бу  осы  өндірістің  бу  түтікшелеріне  энергия  тасымалдағыш 
(37  а-сурет)  немесе  технологиялық  мақсатта  жылу  тасымалдағыш 
ретінде пайдаланылады. 
Энергияның  регенерациясын  қысым  қатысында  жүретін  үде-
рістерде  жүзеге  асырады.  Бастапқы  газ  компрессорда  сығылады  да 
технологиялық аппараттарға жіберіледі. Сығылған газдың қалған бөлігі 

111
 
компрессормен  бір  валда  орналасқан  газ  түтікшелеріне  бағытталады 
(37  б-сурет).  Бұл  жағдайда  компрессорды  жұмысқа  келтіруге  кететін 
энергия мөлшері азаяды.
Жылу жəне энергия утилизациясы. Ағыстың жылуы немесе энергия-
сы  сол  өндірісте  пайдаланбайтын  жылулық  (бу,  ыстық  су),  электрлік 
жəне басқа да энергетикалық ресурстарды өндіру үшін қолданылады. 
Химиялық  өндіріс  энергияны  химиялық-технологиялық  үдерісті 
қамтамасыз  ету  үшін  қолданады,  көптеген  бөлігі  технологиялық 
ағыстардың  (эндотермиялық  реакцияға  тұтынатын  энергияны, 
термодинамикалық қайтымсыз үдеріске кететін жəне қоршаған ортаға 
жоғалатын  шығындарды  есептемегенде)  энергиясы  түрінде  қалады. 
Сонымен  бірге  энергия  экзотермиялық  реакцияларда  бөлінуі  мүмкін. 
Ағыстардың  жылулық  энергиясын,  мысалы,  қазандық-утилизаторда 
(38  а-сурет)  бу  күйінде  өңдеп  шығару  арқылы  қолдануға  болады. 
Қысымның энергиясын электргенераторын жұмысқа келтіру үшін пай-
далану мүмкін (38 б-сурет). Белгілі бір энергиясы бар осындай ағыстар 
екіншілік энергетикалық ресурстардың көздері болып табылады. Олар 
өнеркəсіптік өндірісте ерекше рөл атқарады.
38-сурет. Ағыс жылуын утилизациялау арқылы энергетикалық буды (а) жəне 
қысым энергиясын пайдалану арқылы генераторда электр энергиясын 
(б) өндіру сызбанұсқасы
   
Баламалы  энергия  көздері.  Дəстүрлі  энергия  көздері – бу, 
ыстық  жылутасымалдағыштар,  электр  энергиясы  отын  ресурста-
рын  тұтынғанда  шығарылады.  Жеңіл  қалпына  келетін  жəне  арзан 
көздерден, мысалы, атомдық қазандықтан, күн энергиясынан жəне т.б. 
шығарылатын энергияның келешегі мол. Олардың қолданылуы арнайы, 
бірақ кейбір жағдайда өндірістегі таптырмайтын отын ресурстарының 
үнемді жұмсалуына əкеледі. 
Өнімді алудың химиялық сызбанұсқасын алмастыру арқылы сатысы 
аз    үдеріске  ауысу.  Бұл  ағыстарды  қыздыру  жəне  салқындату  санын, 

112
гидравликалық кедергіні асуға жұмсалатын шығынды қысқартады. Бұл 
бутадиен-1,3(СН
2
=CH-CH=CH
2
) өндірісінің мысалында көруге болады. 
Мономерді  күрделенген  алу  технологиясында  бутанды  екісатылы  де-
гидрлеу жолы жиі қолданылады:
 
CH
3
-CH
2
-CH
2
-CH
3
H
2
CH
3
-CH
2
-CH=CH
2
-H
2
CH
2
=CH-CH=CH
2
Екі  сатыда  да  дегидрлеу  реакциясы  (н-бутан  жəне  бутилен  алу) – 
эндотермиялық, каталитикалық – жоғары температура (550-600
0
С) мен 
қысымда,  атмосфералық  қысымға  жақын  немесе  вакуумда  көлемнің 
артуымен  жүреді.  Бутадиен-1,3  алудың  екісатылы  сызбанұсқасы 
(39  а-суретте)  келтірілген.  Бұл  əдіс  мақсатты  мономердің  жоғары 
шығымымен (65%) ерекшеленеді,  бірақ  бірнеше  кемшіліктері  бар: 
əрбір саты сайын газды қоспаны бөлу керек, жоғары капиталды салым 
жəне энергетикалық шығын.
Өндірісте  н-бутанды  бірсатылы  дегидрлеу  арқылы  бутадиен-1,3 
синтезінің  баламалы  сызбанұсқасы  жүзеге  асырылған.  Бірсатылы 
үдеріс  кезінде  аталған  реакциялар  катализаторда  біруақытта  жүреді, 
39-сурет. Қалыпты бутанды дивинилге дейін дегидрлеудің екісатылы (а) 
жəне бірсатылы (б) сызбанұсқасы

113
 
нəтижесінде катализатор бетінде көмірлі жабынды түзілуінен жылдам 
дезактивтелінеді.  Катализатордың  регенерациясы  жабындыны  өртеу 
арқылы  жүзеге  асырылады.  Дегидрлеуді 580-600
0
С  температурада  ва-
куумде (0,05-0,06 МПа)  дегидрлеу  циклі  мен  катализатордың  регене-
рациясы  кезектесіп  жүретін  регенеративті  типті  адиабатты  реакторда 
жүргізіледі. Тиісінше дегидрлеу үдерісі кезектесіп əртүрлі реакторлар-
да жүреді. Үдерістің сызбанұсқасы (39 б-суретте) берілген.
Катализатордың жұмысшы циклі қысқа (бірнеше минут). Катализа-
тор регенерациясы кезінде бөлінетін жылу аккумуляцияланып, дегид-
рлеу циклінде қолданылады. Бұл жұмысшы цикліне шығатын жылуды 
үнемдейді.  Осындай  типті  реакторлардың  тиімді  жұмыс  істеу  шарты 
–  реакция  жəне  регенерация  жылуларын  баланстау  болып  табылады. 
Өндірістің  қуаттылығына  байланысты  қондырғыда  циклді  жұмыс 
істейтін  реакторлардың саны 5-8 аппаратты құрайды. Барлық ағыстарды 
ауыстыру автоматтандырылған, нəтижесінде бастапқы заттармен соңғы 
өнімдерді  үздіксіз  ағысы  қамтамасыз  етіледі.  Қысқа  технологиялық 
сызбанұсқа жəне үдерістің жеке сатыларының балансталған жылулары 
жылу мен энергияның шығынын едəуір қысқартады. 
Бақылау сұрақтары
1.  Химия өнеркəсібінде энергияның қандай түрлері қолданылады?
2.  Технологиялық  үдерістерді  жүргізуде  отын  мен  энергияның 
рөлі қандай?
3.  Энергетикалық  ресурстардың  негізгі  түрлері  қандай?  Қандай 
энергия түрінің келешегі зор? 
4.  Екіншілік энергетикалық ресурстар деген не? Энергия түрі бо-
йынша қалай жіктеледі?
5.  
Отын  мен  энергияны  үнемдеуде  екіншілік  энергетикалық 
ресурстардың рөлі қандай?
6.  Рекуператор,  регенератор  жəне  утилизатор-қазандық  қандай 
мақсатта қолданылады?
7.  Химиялық өндірістің энергия сыйымдылығы деген не? Қандай 
кластарға бөлінеді?
8.  Химиялық отынның энергетикалық бағалылығы нені сипаттай-
ды?

114
5-БӨЛІМ
ГЕТЕРОГЕНДІ-КАТАЛИТИКАЛЫҚ ҮДЕРІСТЕР
Химия  ғылымының  дамуының  бастапқы  сатысында  реакцияға 
көрінетіндей  түрде  қатыспайтын  заттардың  əсерінен  химиялық 
өзгерістердің  жылдамдау  құбылысы  белгілі  болған.  Катализге  деген 
ерекше қызығушылық өнеркəсіптік химияның қарқынды даму перио-
дында  байқалды,  өйткені  химиялық  реакцияны  энергия  жұмсамай 
қажетті бағытта жылдамдату жəне катализатор болатын заттың реакция 
барысында  жұмсалмауы  катализге  жоғары  практикалық  маңыз  берді. 
Байланысқан  азот  технологиясының  алдындағы  міндетті  шешуде, 
мұнайдың  80%-ы каталитикалық үдерістердің қатысында  өңделетінін 
жəне  органикалық  синтездің  көптеген  үдерістерін  катализатор 
қатысынсыз жүзеге асыру мүмкін емес екенін ескерсек, катализдің ала-
тын орыны ерекше болып табылады. Соңғы жылдары энергетикалық, 
экологиялық міндеттерді шешуде, яғни жылу элементтерін жасауда, ав-
томобильдер жəне өндіріс  шығаратын газдарды тазалауда катализатор-
ларды кеңінен қолдана бастады.
5.1. Катализ туралы жалпы түсініктер
Катализаторлар – реакцияға  қатысушылармен  көптеп  аралық 
əрекеттесуге  түсіп,  оның  механизмін  өзгерте  отырып,  реакция 
жылдамдығын  арттырады.  Олар  аралық  əрекеттесулердің  əрбір 
циклінен кейін өздерінің химиялық құрамын қайта қалпына келтіреді. 
Химиялық  реакцияның  механизміне  катализатордың  əсерін 
активтендіру  энергиясы  Е
0
  болатын  бір  сатылы  қарапайым  реакция 
негізінде түсіндіруге болады: 
A + B
R
Реакцияның жүру барысы энергетикалық диаграмманың (40-сурет) 
екінші қисығында бейнеленген. 
Катализатор қатысында реакция механизмі өзгереді де, ол бірнеше 
кезектесіп өтетін сатылар арқылы жүреді (1-қисық). Мысалы, бірінші 
сатыда аралық активтелген комплекстің АКт түзілуі мүмкін:
A + Kt
AKt
Мұндағы, Кt – катализатор

115
 
Содан кейін активтелген комплекс екінші реагентпен əрекеттескенде 
өніммен катализатор арасындағы комплекс түзіледі:
AKt + B
RKt.
Соңғы  сатысы – RКт  комплексі  өнім R жəне  жаңа  каталитикалық 
цикл үшін босап шыққан катализаторға айырылады:
R + Kt
RKt
.
Əрбір  кезектесіп  өтетін  сатылар  өздерінің  активтендіру 
энергияларының  Е
1
  Е
2
  Е
3 
мəндерімен  (қисық 2) сипатталады,  бірақта 
əрбір  потенциалды  тосқауылдың  биіктігі    Е
0
  активтендіру  энергия-
сынан  төмен  болады.  Сондықтан  катализатор  қатысында  реакция 
энергетикалық  жағынан  тиімді  жолмен  жүреді  де,  үдерісті  үлкен 
жылдамдықта жүргізуге мүмкіндік болады. 
Реакциялық  жүйенің  бастапқы (I) жəне  соңғы (II) энергетикалық 
күйлері катализатор қатысында жəне қатысынсыз бірдей жағдайда бола-
ды. Осыдан, катализатор реакцияның жүру жолына тəуелсіз  химиялық 
тепе-теңдік күйді өзгерте алмайды. 
Катализатордың  рөлі – тепе-теңдік  күйге  жету  жылдамдығын 
өзгерту  болып  табылады.  Катализатор  термодинамикалық  мүмкін 
болатын  үдерістердің  жылдамдығын  арттырады,  бірақ  химиялық 
термодинамиканың заңдарына сəйкес берілген жағдайда жүруі мүмкін 
емес  реакцияны иницирлей алмайды. 
Кейбір  химиялық  реакциялар  активтендіру  энергиясы  өте  жоғары 
болғандықтан катализаторсыз мүлдем жүрмейді. Жоғары энергетикалық 
тосқауылдан өту үшін температураны арттыру арқылы молекулалардың 
кинетикалық  энергиясын  жоғарылатуға  болар  еді.  Бірақ  көптеген 
қайтымды  экзотермиялық  реакциялар  үшін  температураны  арттыру 
тепе-теңдікті кері бағытқа ығыстыруға əкеледі де, термодинамикалық 
40-cурет.  Каталитикалық жəне 
каталитикалық емес реакциялардың 
энергетикалық диаграммасы.
энергетикалық деңгей: І – бастапқы 
заттардың, ІІ – реакция өнімі, 
1 – каталитикалық реакцияның жолы, 
2  – катализатор қатысынсыз реакция жолы

116
мүмкін  емес  реакцияға  айналдырады.  Мұндай  жағдайда  катализатор 
қолдану  қажет.  Катализатор  реакцияның  активтендіру  энергиясын 
төмендетеді жəне оны төмен температурада жүзеге асыруға мүмкіндік 
береді. 
Мысал  ретінде  активтендіру  энергиясы  өте  жоғары (280 кДж/
моль)  аммиак  синтезі  реакциясын  қарастырайық.  Мұндай  үлкен 
энергетикалық тосқауылдан өту үшін реагенттерді 1000
0
С-тан жоғары 
температураға дейін қыздыру керек, бірақ жоғары қысымда өзгерудің 
тепе-теңдік дəрежесі өте аз.
Темір  негізіндегі  катализатор  қатысында  аммиак  синтезінің 
активтендіру энергиясы 160 кДж/моль дейін төмендейді де, 400-500
0
С 
температурада жəне жоғары қысымда жеткілікті жоғары жылдамдықта 
үдерісті  жүргізуге  болады,  бұл  кезде  бастапқы  шикізаттың  өзгеру 
дəрежесі 20-35 %-ға жетеді. 
Күрделі реакциялар үшін катализатордың рөлі өте маңызды, өйткені 
катализатор тек қана бір керекті реакцияның жылдамдығына селективті 
əсер етеді. Мəселен, қазіргі кезде үдерісті жоғары сапалы бензин алу 
жағына  бағыттайтын  селективті  əсер  ететін  цеолитті  катализаторсыз 
мұнай өнімдерінің крекинг үдерісін жүргізу мүмкін емес. 
Каталитикалық  үдерістер  гомогенді  жəне  гетерогенді  болып 
екі  үлкен  топқа  бөлінеді.  Өнеркəсіпте  гетерогенді-каталитикалық 
үдерістер кеңінен қолданылады. Өз кезегінде, газтəрізді немесе сұйық 
реакциялық  ортада  жүретін  көптеген  гетерогенді-каталитикалық 
үдерістерде фазалардың бөліну шекарасын қатты катализатордың беті 
атқарады. Мұндай үдерістердің басты ерекшелігі реакция өнімдерінің 
жəне  қайта  қолдануға  қажетті  катализатор  бөлшектерінің  қарапайым 
жеңіл бөлінуі болып табылады. 
Жиырмасыншы ғасырдың соңында катализдің жаңа бағыты активті 
дамып,  гомогенді  жəне  гетерогенді  катализ  едəуір  дəрежеде  бір-
біріне  жақындады.  Яғни  полимерлі  гельдерге  гомогенді  комплексті 
катализаторларды 
химиялық 
немесе 
басқа 
байланыстармен 
иммобилизациялаудың  келешегі  ашылды.  Технологиялық  үдерістерді 
жұмсақ жағдайда (температура, қысым жоғары емес) жүргізудің жаңа 
мүмкіндігі катализде иммобилизацияланған ферменттерді қолданғанда 
пайда  болды.  Бірақ  бұл  үдерістің  кеңінен  дамуына  ферменттердің 
бағасы қымбат болғандықтан ерекше бағыт алған жоқ. 
Сондықтан  бұл  тарауда  негізінен  «қатты  катализатор – газтəрізді 
(сұйық)  реакциялық  орта»  жүйесіндегі  гетерогенді-каталитикалық 
үдерістердің кинетикасының ерекшелігі қарастырылады.

117
 
5.2. Қатты катализаторлардың технологиялық сипаттамасы
Өнеркəсіптік  үдерістерді  жүргізуге  қажетті  катализаторлар-
ды  таңдау – өте  күрделі  міндет.  Катализаторлар  əртүрлі  химиялық 
реакцияларға  өте  сезімтал  болып  келеді.  Қазіргі  бар  катализ  тео-
риялары  бұл  нəзіктікті  энергетикалық  жəне  геометриялық  фактор-
лармен түсіндіреді де, нəтижесінде берілген катализатор өте қысқа 
топтағы немесе тек қана бір реакцияның жылдамдығына əсер етеді. 
Қатты  катализаторлар – белгілі  бір  кеуекті  жəне  кристалдық 
құрылымымен,  активтілігімен,  селективтілігімен  қатар  басқа  да  техно-
логиялық сипаттамалары бар ішкі беті дамытылған жоғары кеуекті заттар. 
Қатты катализаторлардың  сипаттамалары:
Активтілік.  Əртүрлі  катализаторларды  салыстырғанда  негізгі 
технологиялық  қажеттіліктерді  қанағаттандыратын  активті  катализа-
торды таңдайды. 
Катализатор активтілігі – берілген реакцияға қатысты жылдамдату 
əсерінің өлшемі.
Каталитикалық  үдерістердің  əртүрлігіне  байланысты  активтіліктің 
бірыңғай сандық критериі жоқ. Бұл бір химиялық реакция үшін əртүрлі 
катализаторды қолданғанда оның механизмін түрлі бағытта өзгертеді. 
Катализатор  реакцияның  ретін,  активтендіру  энергиясын,  предэкспо-
ненциалды көбейткіштің мəндерін өзгертеді. 
Берілген  реакция  үшін  катализатор  активтілігінің  сандық  критериі 
стандартты  жағдайда  əртүрлі  катализаторда  өлшенген  жылдамдық 
константасы  болып  табылады.  Катализаторлардың  активтілігін  реак-
ция  жылдамдығы  немесе  стандартты  жағдайда  реагенттердің  өзгеру 
дəрежесі,  катализатордың  бірлік  бетінде  бірлік  уақытта  əрекеттесуге 
түскен реагент мөлшері  бойынша  салыстырады. 
Технологиялық  есептеулерде  каталитикалық  активтілікті    бірлік 
көлем  немесе  катализатор  массасына  келтірілген  стандартты 
жағдайдағы реакция жылдамдығымен анықтайды. 
Егерде  каталитикалық  реакция (k
Kт
)  реті,  каталитикалық 
емес (k) реакцияның  ретімен  бірдей  болса,  олардың  жылдамдық 
константаларының өлшем бірліктері де бірдей болады да, катализатор 
активтілігі константалар арақатынасымен анықталады:
                                      ,
¸
¹
·
¨
©

жүктеу/скачать 6,61 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: