2 Тәжірибелік бөлім

2.1 Шикізат пен катализаторлардың сипаттамалары

Жасанды сұйық өнімдер алу мақсатында каталитикалық гидрогендеу процесін жүргізу үшін зерттеу нысаны ретінде Талдыкөл кен орны көмірі алынды.

Талдыкөл кен орны көмірі Шөптікөл кен орнының шығыс жалғасы болып табылады және жасы мезо-кайназой қалдықтарынан тұрады. Кен орнының құрамына 3 кен орны кіреді: Ащыкөл, Талдыкөл, Шөптікөл.

Талдыкөл көмірінің петрографиялық құрамы 7-кестеде келтірілген.

7-кесте – Талдыкөл кен орнының петрографиялық құрамы

Кен орны	Петрографиялық құрам, %				Витриниттің шағылысу көрсеткіші
Талдыкөл	Vt	L	Sm	F		Ro
	80,1	6,8	2,0	11,1		0,51

Талдыкөл көмірінің петрографиялық құрамы 80,1% витриниттен (Vt), 6,8% липтиниттен (L), 2,0% семивитриниттен (Sm), 11,1% фюзенирленген (F) компоненттерден құралады. Петрографиялық құрамы бойынша Талдыкөл кен орны көмірі витриниттің жоғары мөлшерімен сипатталады. Витриниттің шағылысу көрсеткіші R₀ 0,51 құрайды.

Гидрогендеу процесі үшін көмір құрамындағы С:Н қатынасы 8-ден 16 аралығында, ал ұшқыш заттардың мөлшері 35-36%-дан кем болмауы қажет. Талдыкөл кен орны көмірі элементтік және петрографиялық құрамы бойынша жасанды сұйық өнімдер алу мақсатында гидрогендеу процесін жүргізуге жарамды шикізат көзі болып табылады.

Талдыкөл кен орны көмірінің минералды бөлігінің құрамы 8-кестеде келтірілген.

8-кесте – Талдыкөл кен орны көмірінің минералды бөлігінің химиялық құрамы

Минералды бөліктің құрамы	Мөлшері, 
SiO2	42,2
Al2O3	26,00
Fe2O3	22,78
CaO	2,59
MgO	2,52
TiO2	1,57
K2O	0,32

8-кестенің жалғасы

Минералды бөліктің құрамы	Мөлшері, 
Na2O	0,94
SO3	0,54
Сирек кездесетін элементтер	0,54

Кестеден көрінгендей, көмірдің минералды бөлігіндегі темір (ІІІ) оксидінің мөлшері 22,78%-ды құрайды. Әдебиеттерде атап көрсетілгендей көмірді гидрогендеу процесінде Ғе₂О₃ каталитикалық белсенділік көрсетеді. Темірлі катализатор құрамында промоторлар ретінде бірнеше пайыз Аl₂О₃, К₂О (кейде СаО) болады. Бұл жағдайда А1₂О₃құрылым түзуші қосынды болып табылады, ол темірдіңүстіңгі бетін үлкейтіп темір кристалдарын рекристалдануға қарсы тұрақтандырады. К₂О– белсендендіруші қосынды, темірдің каталитикалық орталықтарыныңбелсенділігін арттырады немесе жаңа белсенді орталықтарды тудырады. Гидрогендеу процесінде каталитикалық белсенділікті арттыруда ТіО₂-де оңәсер етеді. Минералды бөліктің құрамында барлық аталған оксидтердіңболуы гидрогендеу процесініңкатализаторы болып табылатын Ғе₂О₃-нің каталитикалық белсенділігін арттыратыны сөзсіз.

Тәжірибелік зерттеулер жүргізу үшін Талдыкөл кен орнының көмірін алдын-ала бөлшектеп, мөлшері 200 мкм-ге дейін диірменде ұнтақталды. Көмір үлгілерін тотығу, реактивтер, атмосфера, шаң-тозаң сияқты ластану көздерінен қорғау мақсатында сақтық шаралары толығымен сақталды. Гидрогендеу процесінде паста түзгіш ретінде Павлодар мұнай өңдеу зауытының қайнау температурасы 500⁰С температурадан жоғары мұнай фракциясы қолданылды. Павлодар мұнай өңдеу зауыты гудронының физика-химиялық сипаттамасы 9-кестеде келтірілген.

9-кесте – Павлодар мұнай-химия зауыты гудронының физика-химиялық сипаттамасы

Көрсеткіштер	Гудрон
Тығыздық, г/см3	1,0
Элементтік құрам, % С Н N S O	83,12 10,81 0,63 4,02 1,42
t0C балқудың басталуы	455
Фракциялық құрам	45
Қайнау температурасы 455-5200C (%)	12,5

9-кестенің жалғасы

Көрсеткіштер	Гудрон
520 0C қайнау температурасынан жоғары (%)	87,5
Асфальтендер, (%)	8,9
Майлар, (%)	91,1
Металдардың құрамы (г/т) V Ni Mo	135,0 81,0 7,0

Кен орнына территориялық жағынан жақын орналасқан өндірістердің қалдықтарын пайдалану экономикалық тұрғыдан алғанда тиімді, транспорттық тасымалдауға жұмсалатын шығынды аз талап ететіндігі ескеріле отырылып, көмірді гидрогендеу кезіндегі каталитикалык қасиеттерін зерттеу мақсатында құрамында әр түрлі мөлшерде темір қосылыстары бар Торғай жерінің бокситтері, Павлодар зауытының бокситті рудаларды өңдеуден кейінгі қалдық – қызыл шлам және Өскемен каласындағы титан-магний комбинатының қалдықтары сыналды. Катализаторлардың сапалық және сандыққұрамы 10-кестеде берілген.

10-кесте – Катализаторлардың сапалық және сандыққұрамы

Катализатор	Химиялыққұрамы	Мөлшері, мас. %	Х, мас. %
Боксит №239	SiO2- Al2O3- Fe2O3-х	40,5-30,4-20,0	9,10
Боксит №729	SiO2- Al2O3- Fe2O3-х	15,9-40,9-19,7	23,50
Боксит №094	SiO2- Al2O3- Fe2O3-х	5,1-5,1-23,7	66,10
Боксит №704	SiO2- Al2O3- Fe2O3-х	18,6-39,3-20,2	21,90
Боксит №706	Al2O3- ТiO2- Fe2O3-х	43,98-2,46-2,2	51,36
Боксит №710	SiO2- Al2O3- Fe2O3-х	16,6-44,7-14,7	24,00
Қызыл шлам	Fe-Al2O3-SiO2-TiO2-х	28,4-20,0-8,7-0,7	42,20
Титан-магний комбинатының қалдығы	FeСl3- FeСl2-Аl- SiO2-TiO2	16,8-8,0-1,73-7,6-3,2	62,67