Серусодержащие соединения нефтей

Содержание серы в нефтях месторождений России изменяется обычно в пределах 0,05-3 %. Сернистыми (более 0,5 % серы) являются нефти Башкортостана и Татарстана, а также Западной Сибири. В балансе нефтедобычи нашей страны сернистые нефти занимают ведущее место и составляют около 80 %. Основная масса серы содержится во фракциях топлив и масел (до 60 %).

Сера находится в нефтях в виде простого вещества, сероводорода, в органических соединениях и смолистых веществах

Сера как простое вещество содержится в нефтях в растворенном состоянии. При нагревании нефти (в процессе перегонки) сера частично реагирует с углеводородами (легче с ароматическими):

2RH + 2S R – S – R + Н₂S

Сероводород содержится в некоторых нефтях в растворенном состоянии; часто появление его во фракциях нефти является следствием термического разрушения сернистых соединений.

Сера и сероводород вызывают коррозию металлов, кроме того, сероводород очень токсичен.

Тиолы (меркаптаны), содержащие от 1 до 9 атомов углерода (в общей сложности более 40), выделены из бензиновых фракций нефтей (в основном, алифатические). Следует отметить, что содержание меркаптановой серы в нефтях составляет 0,1–15% от общего содержания серы. Меркаптаны в бензиновых фракциях нефтей преобладают над другими сернистыми соединениями. С повышением температуры кипения фракций их содержание быстро уменьшается.

Сульфиды (тиоэфиры) наиболее распространены в бензиновых и в средних фракциях нефти, где они составляют 50-80 % от суммы сернистых соединений. Сульфиды нефтей подразделяются на алифатические (диалкилсульфиды) и алициклические, содержащие атом серы в цикле (тиацикланы).

Дисульфиды R–S–S–R' находятся в нефтях в небольшом количестве во фракциях до 300°С. На них приходится 7-15 % всей серы.

Присутствие сернистых соединений в нефтепродуктах и в сырье некоторых процессов переработки нефти крайне нежелательно. Активные сернистые соединения (S, H₂S, HSR) вызывают коррозию металлов. Сернистые соединения, находящиеся в топливах, при сгорании образуют диоксид серы, вызывающий коррозию двигателей. Даже ничтожные их примеси в сырье для платформинга вызывают отравление платинового катализатора. Удаление серы из нефтяных продуктов проводится с помощью гидроочистки, которая состоит в том, что нефтяной продукт подвергается действию водорода при 300-450°С и 1,7-7 МПа над катализаторами, состоящими из сульфидов и оксидов металлов переменной валентности. При этом сера, входящая в состав сернистых соединений, превращается в сероводород, который удаляется с газами:

По способности к гидродесульфированию сернистые соединения можно расположить в следующий ряд:

дисульфиды > тиолы > сульфиды > тиофаны > тиофены