Az olaj kénvegyületei

Az olajkénvegyületek összetett keverékek, amelyek merkaptánokból , szulfidokból , valamint diszulfidokból és heterociklusos vegyületekből állnak [1] . A kőolajban és a kőolajtermékekben található heteroatomok közül a kén a legnagyobb mennyiségben előforduló . Olajtartalma a századszázaléktól (baku, türkmén, szahalini olajok) 5-6%-ig (az urál-volgai és szibériai olajok), ritkábban 14%-ig (Point mező, USA) terjed. A kénvegyületekben a leggazdagabb a karbonátos kőzetek között előforduló olaj, a homokos lerakódások olaja pedig ezzel szemben 2-3-szor kevesebb kéntartalmú vegyületet tartalmaz (sőt, ezek maximális tartalma az 1500-2000 mélységben előforduló olajokban figyelhető meg m - a fő olajképződés zónájában) [2] . A teljesen kénmentes olajok nem léteznek, magas tartalmuk a másodlagos kéneződésük eredménye [3] .

Az olajban lévő kén meghatározása és eltávolítása nagy jelentőséggel bír, mivel a kénvegyületek károsan befolyásolják a kőolajtermékek minőségét, mérgezik a drága finomítói katalizátorokat , és égetve szennyezik a környezetet [4] [5] .

A vegyületek fizikai és kémiai tulajdonságai

Az olaj és az olajfrakciók kénvegyületei között három csoportot különböztetünk meg. Az első közé tartozik a hidrogén-szulfid és a merkaptánok, amelyek savas tulajdonságokkal rendelkeznek, és ezért a legkorrozívabbak . A második csoportba tartoznak a hidegsemleges és termikusan kevésbé stabil szulfidok és diszulfidok, amelyek 130–160 °C-on bomlásnak indulnak H 2 S és merkaptánok képződésével. A vegyületek harmadik csoportjába tartoznak a termikusan stabil ciklusos vegyületek - tiofánok és tiofének [5] .

A hidrogén-szulfid ritka az olajban, de az olaj és olajfrakciók finomítása során képződhet. A hidrogén-szulfid egy színtelen, mérgező gáz, édes ízű, és rohadt csirketojás szagú. Alacsony koncentrációban a levegőben hányingert , hányást , fejfájást okoz , a H 2 S magas koncentrációja pedig halálos (a levegőben a megengedett legnagyobb koncentráció 10 mg/m 3 ) [5] . Az összetételükben hidrogén-szulfidot tartalmazó olajok súlyos korróziós károkat okozhatnak tartályokban, hajókban, tartályokban és csővezetékekben [6] .

A merkaptánok erős kellemetlen szagúak, ami rendkívül alacsony, 10 -7 és 10 -8 mol/l közötti koncentrációkban érezhető. Ezt a tulajdonságot a gyakorlatban is alkalmazzák: speciálisan a földgázhoz adják , így a gázszivárgás megállapítható és a gázvezeték meghibásodása szaggal észlelhető. Ezenkívül a kis molekulatömegű tiolok mérgezőek , könnyezést , szédülést , fejfájást okoznak [5] . Az olajban található összes kénvegyület közül ezek a legveszélyesebbek (különösen az aromásak ), és képesek önoxidálódni szulfonsav és kénsav képződésével . Tekintettel arra, hogy a tiolok illékony folyadékok, a kőolajgáz részei is lehetnek [7] .

A szulfidoknak és diszulfidoknak is erős szaga van, de nem olyan erős, mint a merkaptánoknak. Az olajokban alifás és ciklikus vegyületekként fordulnak elő . Az olajokban található kén fő mennyisége tiofán- és tiofén-származékok formájában található [5] .

A motorüzemanyagokban lévő kénvegyületek csökkentik azok kémiai stabilitását és az égés teljességét, kellemetlen szagot adnak és a motorok korrózióját okozzák. A benzinnél alacsonyabb kopogásgátló tulajdonságok [5] . Ezenkívül a kénvegyületek mérgezik a drága olajfinomító katalizátorokat, égésükkor pedig szennyezik a légkört , kén - oxidokat szabadítva fel [4] .

Meghatározási módszerek

A mai napig számos különböző kimutatási módszert fejlesztettek ki, a klasszikus kémiaitól a modern műszeresekig, beleértve az ultraibolya és röntgen fluoreszcenciát . A megfelelő kénmeghatározási módszer kiválasztása a vizsgált objektum jellegétől és összetételétől, a szükséges koncentrációtartománytól, pontosságtól, valamint a laboratórium költségvetési lehetőségeitől függ [4] .

Hagyományosan minden módszer három nagy csoportra osztható [4] :

1. a kén oxidációján és a keletkező oxidok elemzésén alapuló módszerek ;
2. a kén hidrogén-szulfiddá redukcióján alapuló módszerek ;
3. spektrális módszerek (röntgen- és atomemisszió alapján ).

Tisztítási módszerek

A kőolajtermékek kénből történő tisztítása a motor- és fűtési tüzelőanyagok minőségi követelményeinek folyamatos növekedésével, valamint a környezetvédelmi problémák megoldásával jár együtt . Tekintettel arra, hogy az olajfinomítási folyamatok során nyert párlatok a kénvegyületek mennyiségében és összetételében különböznek, az olajfinomítás módszerei és feltételei eltérőek [8] .

A túlnyomórészt kis molekulatömegű kénvegyületeket tartalmazó könnyű frakciók (amelyek egy részét hidrogén-szulfid és könnyű merkaptánok képviselik) technológiailag egyszerű kémiai módszerekkel, például lúgos tisztítással tisztíthatók [8] .

A lúgos tisztítás során a hidrogén-szulfid savas és közepes sók képződésével reagál [8] :

A merkaptánok alkáli merkaptidokkal kölcsönhatásba lépve a következőket adják [8] :

A főként ciklikus és policiklusos nagy molekulatömegű kénvegyületeket tartalmazó nehezebb frakcióknál mély- és komplex tisztítás szükséges [8] .

Az iparban hidrogénezést és szulfonálást is alkalmaznak . A hidrogénezési eljárás során az összes szerves kénvegyület hidrogenolízisen megy keresztül , így hidrogén-szulfid keletkezik, amelyet azután elemi kén és kénsav előállítására használnak fel. A tisztítási folyamat során a hidrokrakkolás , a naftén dehidrogénezése és a paraffinos szénhidrogének dehidrociklizálása , valamint az aromás szénhidrogének hidrogénezése [ 9] [10] [11] lejátszódik .

Ökológiai szempontból a lúgos kezelés és a szulfonálás módszerei elfogadhatatlanok, mivel ennek eredményeként nehezen hasznosítható savas-bázisos szennyvíz képződik [12] , és a hidrogénezés során kénhidrogén-áramot kapunk. [13] .

Jegyzetek

1. ↑ Kalecits I.V. A hidrogénezési folyamatok kémiája. - Moszkva: Kémia, 1973. - S. 278. - 336 p.
2. ↑ Magerramov A.M., Akhmedova R.A., Akhmedova N.F. Petrolkémia és olajfinomítás. - Baku: Baki Egyetem, 2009. - S. 340-353. — 660 p.
3. ↑ Vadetsky Yu.V. Olaj és gáz enciklopédiája 3 kötetben. - Moszkva: "Olaj és gáz" moszkvai fiókja MAI, 2004. - T. 3. - S. 73. - 308 p.
4. ↑ 1 2 3 4 5 Novikov E.A. Kéntartalom meghatározása kőolajtermékekben. Az analitikai módszerek áttekintése // Az olajtermékek világa. Az olajtársaságok értesítője. – 2008.
5. ↑ 1 2 3 4 5 6 Gurevich I.L. Olaj- és gázfeldolgozási technológia. - M .: Kémia, 1972. - T. 1. - S. 27-30. — 360 s.
6. ↑ Latai A.B. Fémtartályok és kezelő létesítmények műszaki üzemeltetésének szabályai és utasításai. - 1977. - S. 399. - 464 p.
7. ↑ Saroyan A.E. Csőoszlopok működése. - 1985. - S. 152. - 217 p.
8. ↑ 1 2 3 4 5 Harlampidi H.E. Az olaj szerves kénvegyületei, tisztítási és módosítási módszerek // Soros Oktatási Lap. - 2000. - T. 6 , 7. sz . - S. 42-46 .
9. ↑ Csernozsukov N.I. Olaj- és gázfeldolgozási technológia. - Moszkva: Kémia, 1978. - S. 261-285. — 424 p.
10. ↑ Proskuryakov V.A., Drabkin A.E. Olaj és gáz kémiája. - Szentpétervár: Kémia, 1995. - S. 369-394. — 448 p. - ISBN 5-7245-1023-5 .
11. ↑ Obolentsev R.D., Mashkina A.V. Olaj szerves kénvegyületeinek hidrogenolízise - Moszkva: Gostekhizdat, 1961. - S. 21. - 143 p.
12. ↑ Kharlampidi H.E., Mustafin H.V., Chirkunov E.V. Az olaj szerves kénvegyületei, tisztítási módszerek és módosítások // A Kazany Műszaki Egyetem közleménye. - 1998. - 1. sz . - S. 76-86 .
13. ↑ Leffler W.L. Olajfinomítás. - M . : CJSC "Olimp-Business", 2004. - S. 158. - 466 p. - ISBN 5-901028-05-8 .