Сера является наиболее распространенным гетероэлементом в нефтях и нефтепродуктах, и в последних ее количество жестко регламентируется. Содержание серы в нефти варьирует от нескольких сотых процента (например, нефть с месторождений Баку) до 6% (средний процент серы с месторождений Поволжья и Урала). В редких случаях нефть содержит более 10% серы, так на месторождении Пойнт (США) извлекается нефть с содержанием серы 14%.
Серосодержащие соединения неравномерно распределяются по фракциям нефти, и, как правило, их концентрация увеличивается с повышением температуры кипения. Но, в отличие от других гетероэлементов, которые содержаться в основном в тяжелой асфальто-смолистой части нефти, сера в значительном количестве присутствует и в дистиллятных фракциях.
Наиболее часто сера в нефтепродуктах встречается в следующих формах:
- элементарная сера
- сероводород (H2S)
- меркаптаны (R-SH)
- сульфиды (R’-S-R)
- дисульфиды (R’-S-S-R)
- производные тиофена (C4H4S)
- высокомолекулярные сернистые соединения
- сложные соединения, содержащие также кислород, азот и др.
Меркаптаны
Меркаптаны - одна из самых неблагоприятных примесей нефтепродуктов, так как способствует коррозии, смолообразованию в крекинг-бензинах, а также придает неприятный запах. Содержание меркаптановой серы ограничивается в дизельных топливах - до 0,01 %, вреактивных - до 0,005 %.
Сульфиды и дисульфиды
Сульфиды и дисульфиды - довольно нейтральные по химическим свойствам вещества. Их содержание в бензинах, керосинах и дизельном топливе составляет 50 - 80 % от всех сернистых соединений.
Тиофены
Тиофены - наиболее химически стабильные неуглеводородные соединения, входящие в состав нефтепродуктов. Так, например, в реактивных топливах содержится до 0,08 % тиофеновых соединений, что не влияет на их термическую стабильность.
Вред серосодержащих соединений
Серосодержащие соединения наносят существенный вред, как при переработке нефти, так и при использовании нефтепродуктов. Наличие серы в топливах отрицательно сказывается на их эксплуатационных характеристиках и вызывает следующие нежелательные последствия:
- ухудшение детонационных свойств
- смолообразование
- снижение приемистости к ТЭС (тетраэтилсвинец)
- уменьшение стабильности
- увеличение нагарообразования
- усиление коррозийной активности (износ аппаратуры и оборудования)
- ухудшение смазывающих свойств
- уменьшение сроков службы каталитических нейтрализаторов
- повышение токсичности
Кроме этого, при сгорании сернистых соединений выделяются SO2 и SO3, который при гидратации образуют сернистую и серную кислоты. Кислоты способствую коррозии стенок цилиндров и других частей оборудования. Попадание серной кислоты в масла приводит к образованию смолистых продуктов и, как следствие, нагара, ускоряющего износ двигателя.
Пагубно сказывается воздействие серосодержащих соединений на каталитические нейтрализаторы (особенно на полиметаллические ренийсодержащие катализаторы). Отравление сернистыми соединениями с одной стороны ведет к уменьшению активности в отношении реакции ароматизации углеводородов, а с другой, к усилению реакций распада вследствие подавления гидрирующей функции. В совокупности это приводит к ускоренному закоксовыванию катализатора.
Основным процессом, позволяющим удалить нежелательные серосодержащие соединения, является гидроочистка.
В связи с вышесказанным, содержание серы и ее соединений является одной из основных качественных характеристик, как сырой нефти, так и получаемых нефтепродуктов.
