Қазақстанның мұнай-газ саласының хабаршысыҚазақстанның мұнай-газ саласының хабаршысы2707-42262957-806XKMG Engineering10898410.54859/kjogi108984Шолу мақаласыЖеңіл алкандарының каталитикалық изомеризациясы: термодинамикалық, кинетикалық және технологиялық аспектілерОразбаевНурхан Саматулыnurkhan7allmight@gmail.comhttps://orcid.org/0009-0000-7097-989XСейтеноваГайни Жумагалиевна<p>канд. хим. наук, профессор</p>gainiseitenova@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0001-6202-3951Л.Н. Гумилёв атындағы Еуразия ұлттық университеті30062026821191320605202625052026Copyright © 2026, Оразбаев Н.С., Сейтенова Г.Ж.2026<p>Экологиялық нормалардың біртіндеп күшеюі экологиялық таза отынға деген әлемдік сұраныстың артуымен бірге мұнайды қайта өңдеудегі озық технологиялардың маңыздылығын едәуір арттырды. Бұл тұрғыда жеңіл алкандардың каталитикалық изомерленуі (C₄–C₆ фракциясы) хош иісті көмірсутектердің концентрациясын арттырмай немесе қауіпті қоспаларды қоспай-ақ бензин сапасын жақсартудың ең стратегиялық маңызды процестерінің бірі болып табылады. Химиялық тұрғыдан алғанда, бұл процесс сызықтық парафиндердің құрылымдық қайта түзілуіне ықпал етіп, оларды октан саны жоғары сәйкес тармақталған изомерлерге айналдырады. Бұл қоршаған ортаға зиянды шығарындылардың түзілуін азайта отырып, жанармайдың жану өнімділігінің айтарлықтай жақсаруына әкеледі.</p>
<p>Бұл шолуда алкандардың изомерленуінің негізгі принциптері қарастырылады. Қышқыл каталитикалық орталықтардағы карбокациялық аралық қосылыстар арқылы жүретін реакция механизміне ерекше назар аударылады, бұл көмірсутектердің қышқыл-катализденетін түрленулерінің классикалық схемасын көрсетеді. Сонымен қатар, изомерлердің тепе-теңдік таралуын анықтайтын термодинамикалық шектеулер, сондай-ақ реакция жылдамдығын, өнімнің селективтілігін және процестің жалпы тиімділігін анықтайтын кинетикалық параметрлер талданады. Металл және қышқылдық функционалды топтарды біріктіретін қос функционалды каталитикалық жүйелерге ерекше назар аударылады, бұл гидрлеу-дегидрлеу және негізгі тізбекті изомерлеу қадамдарын бір уақытта жүзеге асыруға мүмкіндік береді. Сондай-ақ өнім шығымына және катализатордың тұрақтылығына әсер ететін бәсекелес жанама реакциялардың, атап айтқанда гидрокрекинг пен ароматтану процестерінің рөлі қарастырылады. Іс жүзінде термодинамикалық тепе-теңдікке қол жеткізу көбінесе кинетикалық шектеулермен, бөлшектердің ішінде және фазалар арасында масса алмасуға төзімділікпен, сондай-ақ кокс түзілуіне немесе улануға байланысты катализатордың біртіндеп дезактивациясымен шектеледі. Бұл факторлар өндірістік пайдалану жағдайында процестің әрекетін егжей тегжейлі түсінуді талап етеді.</p>catalytic isomerizationlight alkaneshydroisomerizationbifunctional catalystscarbocation mechanismthermodynamic equilibriumreaction kineticszeolite catalystscatalyst deactivationoctane number enhancementкаталитикалық изомеризацияжеңіл алкандаргидроизомеризациябифункционалды катализаторларкарбокация механизмітермодинамикалық тепе-теңдікреакция кинетикасыцеолит катализаторларыкатализаторды залалсыздандыруоктан санын көбейтумеханизмтермодинамическое равновесиекинетика реакциицеолитные катализаторыдезактивация катализатораповышение октанового числа[Wei Ch., Zhang G., Zhao L., et al. Effect of metal–acid balance and textual modifications on hydroisomerization catalysts for n-alkanes with different chain length: A mini-review // Fuel. 2022. Vol. 315. doi: 10.1016/j.fuel.2021.122809.][Tan Ya., Hu W., Du Ya., et al. Species and impacts of metal sites over bifunctional catalyst on long-chain n-alkane hydroisomerization: A review // Applied Catalysis A: General. 2021. Vol. 611. doi: 10.1016/j.apcata.2020.117916.][Cheng K., wan der Wal L.I., Yoshida H., et al. Impact of spatial organization of bifunctional metal–zeolite catalysts on hydroisomerization of light alkanes // Angewandte Chemie International Edition. 2020. Vol. 59, Issue 9. P. 3592–3600. doi: 10.1002/anie.201915080.][Del Campo P., Martinez C., Corma A. Activation and conversion of alkanes in zeolite-type materials // Chemical Society Reviews. 2021. Vol. 50. P. 8511–8595. doi: 10.1039/D0CS01459A.][Potter M.E., Le Brocq J.J.M., Oakley A.E., et al. Butane isomerization as a diagnostic tool in solid acid catalyst design // Catalysts. 2020. Vol. 10, Issue 9. doi: 10.3390/catal10091099.][Liu L., Zhang M., Wang L., et al. Construction of ordered mesopores outside MTT zeolite for efficient hydroisomerization // Applied Catalysis A: General. 2020. Vol. 602. doi: 10.1016/j.apcata.2020.117664.][Wang X.-M., Wen Ch.-L., Fan Y. Synthesis of hierarchical SAPO-11-based catalysts with Al-based metal-organic framework derivative as mesoporogen to improve n-decane branched isomerization // Petroleum Science. 2022. Vol. 19, Issue 6. P. 3171–3181. doi: 10.1016/j.petsci.2022.06.003.][Lyu Yu., Yu Zh., Yang Ye., et al. Metal-acid balance in the in-situ solid synthesized Ni/SAPO-11 catalyst for n-hexane hydroisomerization // Fuel. 2019. Vol. 243. P. 348–405. doi: 10.1016/j.fuel.2019.01.013.][Besl H., Crowe T.J., Caracotsios M. Nontraditional optimization for isom unit improves profits // Oil & Gas Journal. 1998 [about 1 p.]. Дата обращения: 12.04.2026. Доступ по ссылке: www.ogj.com/home/article/17225389/nontraditional-optimization-for-isom-unit-improves-profits.][Said M.M., Ahmed T.S., Moustafa T.M. Predictive Modeling and Optimization for an Industrial Penex Isomerization Unit: A Case Study // Energy & Fuels. 2014. Vol. 28, Issue 12. P. 7726–7741. doi: 10.1021/ef502332k.][Seghir M.Z., Djennad M., Schomäcker R., Ghezzar M.R. Study of n-Butane isomerization on acid catalysts niobium and lanthanum promoted tungstated zirconia: n-Butane isomerization activity // Kemija u Industriji. 2022. Vol. 71(7-8). P. 439–446. doi: 10.15255/KUI.2021.078.][Koncsag C., Tutun I.A., Safta C. Study of C₅/C₆ isomerization on Pt / H-zeolite catalyst in industrial conditions // Chemistry. 2011. Vol. 22, N 2. P. 102–106.][Wang J, Song K, Xiang HW, et al. Single event kinetic modeling for paraffin hydrocracking over an industrial Ni-W silica-aluminum catalyst // Reaction Chemistry & Engineering. 2023. Vol. 8, Issue 1. P. 95–108. doi: 10.1039/D2RE00286H.][Zhong H., Song X., He Sh., et al. Reaction behavior and kinetic model of hydroisomerization and hydroaromatization of fluid catalytic cracking gasoline // Molecules. 2025. Vol. 30, Issue 4. doi: 10.3390/molecules30040783.][Batalha N., Pinard L., Bouchy C., et al. n-Hexadecane hydroisomerization over Pt-HBEA catalysts. Quantification and effect of the intimacy between metal and protonic sites // Journal of Catalysis. 2013. Vol. 307. P. 122–131. doi: 10.1016/J.JCAT.2013.07.014.][Parsafard N., Shakor Z.M. Advancements in zeolite-based catalysts for the isomerization of n-alkanes: mechanistic insights and future directions // Discover Applied Sciences. 2025. Vol. 7. doi: 10.1007/s42452-025-06842-4.][Safaat M., Adilina I., Tursiloadi S. A Review on the Hydroisomerisasion of n-Parafins over Supported Metal Catalysts // Jurnal Rekayasa Proses. 2021. Vol. 15, No. 2. P. 141–153. doi: 10.22146/jrekpros.67587.][Чеканцев Н.В., Иванчина Э.Д., Чузлов В.А., Куртуков В.А. Оптимизация состава перерабатываемого сырья на установках каталитического риформинга бензинов и изомеризации пентан-гексановой фракции с использованием комплексной математической модели «HYSYS IZOMER ACTIV» // Фундаментальные исследования. 2013. №8-3. С. 766–772.][Дюсова Р.М., Жакманова Е.А., Сейтенова Г.Ж. Сравнительная характеристика технологий каталитического риформинга в Казахстане // Вестник нефтегазовой отрасли Казахстана. 2025. Т. 7, №4. C. 91–100. doi: 10.54859/kjogi108876.][Szoboszlai Zs., Hancsók J. Investigation of kinetics of hydroisomerization of C₅/C₆ and C₆/C7 alkenes and their binary mixture // Hungarian Journal of Industrial Chemistry. 2011. Vol. 39, Issue 1. P. 117–120.][Hancsók J., Kasza T., Visnyei O. Isomerization of n-C₅/C₆ Bioparaffins to Gasoline Components with High Octane Number // Energies. 2020. Vol. 13, Issue 7. doi: 10.3390/en13071672.][Mortezaeikia V., Tavakoli O., Khodaparasti M.S. A review on kinetic study approach for pyrolysis of plastic wastes using thermogravimetric analysis // Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. 2021. Vol. 160. doi: 10.1016/j.jaap.2021.105340.][Martínez J., Zúñiga-Hinojosa M.A., Ruiz-Martínez R.S. A thermodynamic analysis of naphtha catalytic reforming reactions // Processes. 2022. Vol. 10, No. 2. doi: 10.3390/pr10020313.][Шакун Ф.Н., Федорова М.Л., Карпенко Т.В., Демидова Е.В. Развитие процессов изомеризации парафиновых углеводородов // Мир нефтепродуктов. 2020. №6. doi: 10.32758/2071-5951-2020-0-6-6-14.][Ling H., Wang Q., Shen B. Hydroisomerization and hydrocracking of hydrocracker bottom for producing lube base oil // Fuel Processing Technology. 2009. Vol. 90, Issue 4. P. 531–535. doi: 10.1016/j.fuproc.2009.01.006.][Díaz-Cervantes D.K., Elías-Domínguez A., Castro-Agüero Á., et al. A Comparative Study of Kinetic Reaction Schemes for the Isomerization Process of the C₆ Series // Applied Sciences. 2025. Vol. 15, Issue 8. doi: 10.3390/app15084429.][Valavarasu G., Sairam B. Light Naphtha Isomerization Process: A Review // Petroleum Science and Technology. 2013. Vol. 31, Issue 6. P. 580–595. doi: 10.1080/10916466.2010.504931.][Naqvi S.R., Bibi A., Naqvi M., et al. New trends in improving gasoline quality and octane through naphtha isomerization: a short review // Applied Petrochemical Research. 2018. Vol. 8. P. 131–139. doi: 10.1007/s13203-018-0204-y.][Barbosa E., Menon A.K. Thermodynamic and kinetic characterization of salt hydrates for thermochemical energy storage // MRS Communications. 2022. Vol. 12. P. 678–685. doi: 10.1557/s43579-022-00264-8.]