Практическое применение сернистых соединений нефти

Сернистые соединения нефтей могут являться ценным сырьем для органического синтеза и для других практических целей. Учитывая большие запасы сернистых и высокосернистых нефтей, потенциальные запасы серосодержащих соединений весьма значительны. Однако, в настоящее время их квалифицированное использование невозможно из-за отсутствия рациональных способов их выделения и разделения.

Элементная серанаходит весьма широкое применение. В резиновой промышленности она применяется для вулканизации каучука. Свои ценные свойства – упругость, эластичность и др. – каучук приобретает только после смешивания с серой и нагревания до определенной температуры. Каучук с очень большим содержанием серы образует эбонит – твердое вещество, являющееся очень хорошим электрическим изолятором. Сера также применяется для приготовления черного пороха, спичек, бенгальских огней, красителя ультрамарина (синяя краска), растворителя сероуглерода и целого ряда других веществ. Сера также служит сырьем для получения серной кислоты. Для этого, сначала получают сжиганием серы SO₂, который затем окисляют в присутствии катализатора (Pt или V₂O₅) до SO₃. Оксид серы очень энергично реагирует с водой с образованием серной кислоты:

Сероводород,который в значительных количествах получают в различных процессах очистки серосодержащего нефтяного сырья, применяется для получения элементной серы или диоксида серы (метод Клауса):

Меркаптаныимеют самые разнообразные области применения. Низкомолекулярные меркаптаны, как уже говорилось ранее, используют как одоранты топливных газов. Наиболее богаты меркаптанами месторождения оренбургского газового конденсата.

Меркаптаны С₈-С₁₆ используют в качестве регуляторов полимеризации, позволяющих регулировать молекулярную массу получаемых полимеров, например, меркаптаны и их производные служат ускорителями в процессах полимеризации бутадиенстирольного каучука. Меркаптаны С₁₀-С₁₈ применяются для получения поверхностно-активных веществ, растворителей, различных пластификаторов: 3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксибензилмеркаптан – хорошая антиокислительная присадка к реактивному топливу.

Сульфиды, выделенные из нефтей, могут не только заменить синтетические сульфиды в народном хозяйстве, но и найти новые важные области применения. Этому будет способствовать их дешевизна. К настоящему времени проведено большое количество исследований по использованию нефтяных сульфидов, полученных экстракцией нефтяных фракций водными растворами серной кислоты.

Нефтяные сульфиды могут быть использованы в качестве поглотителей окисляющих газов (кислород, оксиды азота и др.) – отходов промышленности, загрязняющих воздух. При этом получаются сульфоксиды и сульфоны, которые также могут находить практическое применение.

Сульфиды используются как экстрагенты благородных металлов. Например, сульфиды, выделенные из фракций 120-350°С арланской нефти, разбавленные углеводородами (например, изооктаном) нацело извлекают палладий из его 0,2-5,0 н солянокислого раствора. Спектрофотометрически установлено, что извлечение палладия основано на образовании с сульфидами комплексов донорно-акцепторного типа. Можно также извлекать платину, золото, серебро, иридий из их смесей диалкилсульфидами, сульфоксидами и сульфонами. При этом эффективность экстракции уменьшается в ряду:

сульфиды > сульфоксиды > сульфоны. Например, с помощью сульфидов дизельного топлива (1% масс. общей серы) полностью извлекали золото из выбросных вод, в котором оно находилось в смеси с цинком, железом и медью. Нефтяными топливами, свободными от содержания сернистых соединений, благородные металлы извлечь не удается. Как экстрагент, сернистое дизельное топливо обладает большой емкость по серебру. Растворы диалкилсульфидов и тиофанов в органических растворителях активно экстрагируют серебро, ртуть, платину, золото и палладий. Ароматические сульфиды и тиофены имеют значительно меньшую экстрагирующую способность. Это объясняется значительным уменьшением электронодонорной способности атома серы в ароматических системах и, следовательно, значительно меньшей энергией комплексообразования Ме…SAr. Сульфиды активно извлекают золото и палладий из солянокислых, азотнокислых и сернокислых растворов.

Индивидуальные синтетические сульфиды не уступают стандартным реагентам, применяемым при флотации руд и минералов, причем эффективность сульфидов в этом процессе зависит от их строения. Сульфиды и дисульфиды – активные флотореагенты сульфидных медно-никелевых, медно-молибденовых руд. Установлено, что при использовании нефтяных сульфидов при обогащении сульфидных и полиметаллических руд увеличивается извлечение цветных и благородных металлов и одновременно уменьшается стоимость флотационных агентов. Поскольку стоимость нефтяных сульфидов намного ниже, чем стандартных флотореагентов – ксантогената:

использование сульфидов при промышленной флотации сульфидных руд даст значительный экономический эффект. Нефтяные сульфиды могут применяться в виде водных эмульсий, стабилизированных оксиэтилированными поверхностно-активными веществами.

На основе нефтяных сульфидов получают препараты жидкого золота, необходимые для нанесения тонкопленочных покрытий на изделия из фарфора, фаянса, стекла, металла и других материалов. Образующееся блестящее золотое покрытие отличается высоким качеством.

Высокомолекулярные сульфиды, выделенные из фракции 150-325°С арланской нефти оказались хорошими противоизносными присадками к смазочным маслам, значительно улучшающие противоизносные свойства масла особенно в интервале высоких температур.

Также при добавлении к реактивному топливу в количестве 0,05-0,25% масс. нефтяные сульфиды улучшают антиокислительные свойства топлив.

Производные тиофена применяются для синтеза лекарственных препаратов (например, некоторые производные тиофена обладают антивоспалительным действием), присадок к топливам и маслам, отбеливателей. Это далеко не полный перечень необходимых для практических целей материалов, которые можно получить из сернистых соединений нефтей. Однако, в настоящее время их квалифицированное использование в значительной степени тормозится из-за отсутствия рациональных способов их выделения и разделения. Необходимо еще учесть, что как основной метод удаления нежелательных в нефтепродуктах сернистых соединений применяется метод гидроочистки, который приводит к разрушению сернистых соедиений с образованием углеводородов и сероводорода.