Сернистые соединения нефти, их разновидности, физические и химические свойства

Сернистые соединения являются наиболее распространенными среди гетероатомных соединений нефти и нефтепродуктов. Типы сернистых соединений в нефти весьма разнообразны.

К первой группе относятся сероводород (часть находится изначально и часть выделяется при переработке) и меркаптаны. Меркаптаны (тиолы) RSH — тип сернистых соединений, встречающийся только в легких фракциях. Одним из их характерных свойств является их коррозионная активность, в связи с чем ограничивается их содержание в авиационном керосине и ДТ, а в бензинах они ухудшают антидетонационные свойства, химическую стабильность и уменьшают полноту сгорания. В высококипящих фракциях нефти меркаптаны отсутствуют.

Ко второй группе относятся нейтральные на холоду, но термически малоустойчивые сульфиды. Они являются аналогами простых эфиров, и так как они склонны к окислению это их свойство используется для получения сульфоксидов. Сульфиды RSR' - присутствуют во всех фракциях нефти и имеют разнообразные структуры углеводородных радикалов. Циклически насыщенные сульфиды являются главными сернистыми компонентами в керосиновых и газойлевых фракциях. В высших фракциях нефти главную часть сульфидов составляют ароматические сульфиды, которые также могут быть полиароматическими. Дисульфиды в нефтях содержатся в небольших количествах, но они более реакционноспособны, чем сульфиды. При нагревании разлагаются на углеводород, меркаптан и сероводород. ДисульфидыRSSR' легко образуются из меркаптанов при окислении воздухом. Поэтому дисульфиды присутствуют во всех фракциях нефтей, содержащих меркаптаны, и имеют вторичное происхождение. По мере увеличения молекулярной массы количество сернистых компонентов с двумя атомами серы возрастает, достигая максимального значения в асфальто-смолистых веществах.

В третью группу входят химически малоактивные, стойкие к окислению, термически стабильные циклические соединения — тиофены и тиофаны. Эти структуры могут содержать, кроме тиофенового ядра, от одного до четырех ароматических и от одного до трех нафтеновых колец. Идентифицировано и частично выделено помимо элементарной серы и сероводорода около 250 сернистых соединений. Фракции с температурой кипения до 160 °C содержат тиолы, алифатические и алициклические сульфиды, а в более высококипящих фракциях присутствуют замещенные тиофены и бициклические сульфиды. Установлено, что в прямогонном остатке 50% серы входит в состав тиофеновых колец. Исследование структуры и свойств сернистых соединений затруднено вследствие того, что их чрезвычайно сложно отделить от ароматических углеводородов и выделить в чистом виде. Вероятно, основная часть сернистых соединений масляных фракций является производными ароматических тиофенов. Причем, ароматические тиофены являются конденсированными структурами. Основными структурными элементами сернистых соединений масляных фракций являются: бензотиофен; бензтиофан; гидробензотиофан.

Для количественного определения на пробу воздействуют рентгеновским излучением и возбужденное характеристическое излучение сравнивают с показаниями эталонного образца.