в каком топливе содержится сульфидная сера

В каком топливе содержится сульфидная сера

Сернистые соединения в топливе

В нефтях содержатся различные количества соединений двух­валентной серы, составляющие в пересчете на элементарную серу 0,5—5 вес. %.

При переработке нефти часть сернистых со­единений переходит в дистилляты в виде примеси. Менее ста­бильные сернистые соединения в условиях переработки нефти разрушаются с образованием новых сернистых соединений (вто­ричного происхождения), в том числе сероводорода, который удаляется с газообразными продуктами и при щелочной про­мывке углеводородных фракций. Некоторые сернистые соедине­ния под влиянием повышенных температур, давлений, катализа­тора могут восстанавливаться до элементарной серы, определен­ные количества которой при перегонке нефти переходят в ди­стиллят, растворяясь в нем. Даже в сравнительно небольших количествах сернистые соединения сильно ухудшают эксплуата­ционные качества товарных нефтепродуктов. Поэтому присут­ствие сернистых соединений в топливе нежелательно.

Одна из основных задач широко распространенного процесса гидроочистки дистиллятных топлив—разрушение всех сернистых соединений до легко отделяемого сероводорода. Однако в по­следнее время все чаще обсуждается вопрос о целесообразности удаления из топливных смесей всех сернистых соединений неза­висимо от их химического строения, не разрушая эти соединения. По химическому строению сернистые соединения нефтепродуктов еще более многообразны, чем углеводороды топлив. Среди них присутствуют крайне коррозионноактивные соединения, сни­жающие стабильность топлив и являющиеся источником образо­вания смол и осадков. Однако имеются весьма стабильные сер­нистые соединения, некоррозионноактивные, оказывающие антиокислительный эффект на углеводороды топлива. Поверхностная активность некоторых сернистых соединений способствует защите трущихся металлических пар от износа. В целом сернистые со­единения нефтепродуктов являются источником нового химическо­го сырья, изучение и использование которого практически еще не начато. Содержание серы (или сернистых соединений) в то­варных нефтепродуктах приходится строго регламентировать, а следовательно, для получения прямогонных топлив необходимо подбирать нефти с ограниченным содержанием серы или подвер­гать высокосернистые нефтепродукты более глубокой переработке (каталитический крекинг, гидрирование, гидроочистка и другие методы, в процессе которых сернистые соединения разрушаются).

Содержание и состав сернистых соединений в топливе зави­сят от содержания и состава их в нефти и от методов ее перера­ботки. В табл. 6 приводятся данные о содержании серы в некоторых нефтях и в получаемых из них керосиновых дистилля­тах прямой перегонки.

Как это видно из табл. 6, в дистиллятах может оказаться раз­личное количество сернистых соединений при одинаковом со­держании серы в перерабатываемой нефти. Это обусловлено различным составом сернистых соединений и неодинаковой их стабильностью.

В табл. 7 приведены пределы содержания серы в среднедистиллятных товарных фракциях, полученных из приволжских нефтей; эти фракции характеризуются более высоким со­держанием серы, чем фракции, полученные, например, из азер­байджанских нефтей.

В газойле каталитического крекинга остается серы 60—66% от ее содержания в сырье, что составляет 0,7—1,1 вес. %,

Содержание сернистых соединений в нефтепродуктах, полу­ченных прямой перегонкой малосернистых азербайджанских нефтей, невелико: в керосинах 0,026—0,126%; в дизельных то­пливах 0,043—0,190%.

В табл. 8 приведен состав сернистых соединений дизельных топлив, содержащих от 0,21 до 1,25 вес % серы.

Основная масса сернистых соединений среднедистиллятных нефтяных фракций приходится на долю сульфидов (40— 85 вес. %) и гомологов тиофенов (до 70 вес. %), относимых ино­гда к группе остаточных сернистых соединений из-за трудностей их аналитического определения. В известных условиях, особен­но при повышенных температурах, сероводород и элементарная сера могут образовываться в качестве вторичных продуктов раз­рушения более сложных сернистых соединений топлив. Они яв­ляются наиболее коррозионноактивными соединениями. Медь и ее сплавы в присутствии сероводорода и элементарной серы раз­рушаются с большой скоростью. Ни сероводород, ни элементар­ная сера не должны присутствовать в товарных топливах.

К коррозиониоактивным и малостабильным соединениям от­носятся меркаптаны. Эти соединения кислого характера, имею­щие в своем составе сульфгидрильную группу БН. Их содержа­ние в топливах строго ограничивается стандартами. В реактивных топливах, полученных из сернистых нефтей, содержание меркаптановой серы должно быть не выше 0,005%, для некото­рых дизельных топлив — не выше 0,01%. Среди меркаптанов, обнаруживаемых в среднедистиллятных нефтяных топливах, сульфгидрильная группа может находиться в алкановой цепи, у цикланового кольца (тиолы, аналоги алкоголен) и у бензольного или нафталинового колец (тиофенолы, аналоги фенолов).

Замечено, что с увеличением температуры выкипания нефте­продуктов и температурной напряженности процесса их получе­ния в составе сернистых соединений возрастает доля гомологов тиофена. Во фракции 300—400°С туймазинской нефти, предназ­наченной для получения трансформаторного масла, обнаружены не только производные тиофенов, но и бензотиофенов. Бензотиофены и дибензотиофены найдены в газойлевой фракции нефтей Среднего Востока и Венесуэлы. Бензотиофен иденти­фицирован из прямогонной фракции 200—250° С одной из нефтей США. Во фракциях каталитического крекинга, кипящих при температуре выше 180°С, 72% органических примесей со­ставляли сернистые соединения, на 95% состоявшие из гомоло­гов тиофена: моно- и дибензотиофенов.

Из прямогонной фракции 150—325°С арланской нефти часть сернистых соединений извлекали сульфированием крепкой сер­ной кислотой, а затем восстанавливали в процессе гидролитиче­ского расщепления их сульфопроизводных. Среди выделенных таким образом сернистых соединений установлено присутствие алкилтиофенов, алкилбензотиофена (тионафтен) с весьма ко­роткими боковыми цепями, состоящими преимущественно из метильных групп.

Меркаптаны и дисульфиды обычно составляют не более 10% от общего содержания сернистых соединений, тем не менее их отрицательная роль весьма велика. Иногда содержание мер­каптанов в нефти может быть очень мало. Например, в высо-ко- сернистой арланской нефти найдены лишь следы меркаптанов; в некоторых нефтях Восточной Сибири меркаптаны составляют 0,5% от всего содержания серы, равного 1,26%. Общее со­держание сернистых соединений возрастает с увеличением тем­пературы кипения углеводородной фракции. Изменяется и их состав. Так, в прямогонной фракции 225—250°С мухановской нефти сера распределяется между сульфидами и гомологами тиофена приблизительно поровну. Начиная с фракции 250— 275°С и до фракции, выкипающей при 350°С, доля сульфидной серы снижается до 30% от общего содержания серы. В газойлевой прямогонной фракции ромашкинской нефти от общего содержания серы 1,46% на долю меркаптанов приходится 0,3%, дисульфидов 0,7%, сульфидов 81,5%, гомологов тиофена 1,5%.

Содержание серы в керосиновых прямогонных фракциях ти­пичных нефтей Татарии 1,2—2,3% (отложения карбона) и 0,32 0,71% (отложения девона). Так, в керосино-соляровых фракци­ях бавлинской нефти (отложения карбона) содержание серо- органических соединений во фракции 180—300 °С составляет 7,5%, а во фракции 320—400°С возрастает до 22%.

Во фракциях нефти Ромашкинского месторождения (отложе­ния девона) содержание сероорганических соединений следую­щее (в вес. %):

Из этих сернистых соединений хроматографически выделены ароматические сульфиды и тиофаны. Соотношение между ними в керосино-соляровых фракциях нефтей отложений девона со­ставляет 6: 1, а отложений карбона 1:1.

Значительное количество гомологов тиофанов обнаружено среди сернистых соединений керосиновых фракций нефтей ме­сторождений Средней Азии. Фракция 150—325 °С арланской нефти содержит 1,7% серы, из которой около 70%) приходится на долю сульфидов. В керосинах прямой перегонки иран­ских нефтей (фракция 180—200°С) 60—100% сернистых соеди­нений приходится на долю моноциклических сульфидов, 3— 40%—на долю гомологов тиофена, 2—18%—на долю дисуль­фидов. Во фракции 200—250°С доля сульфидов равна 20—75%, доля гомологов тиофена 10—20%, доля дисульфидов 9—65%.

Сульфиды составляют значительную часть сернистых соеди­нений нефтепродуктов. Ниже приведены данные о доле суль­фидной серы в продуктах переработки ромашкинской (миннибаевской) и отбензиненной туймазинской девонской нефти. Во фракциях ромашкинской нефти доля сульфидной серы составля­ет (в вес. %):

Во фракциях туймазинской девонской нефти на долю суль­фидной серы приходится (в вес. %):

Сульфиды имеют различное химическое строение, однако в целом оно соответствует типам структур углеводородов, в смеси с которыми находятся сульфиды. Особенно много общего на­блюдается в строении углеводородных радикалов (характер ко­лец, алкильных боковых и алкановых цепей).

Из среднедистиллятных нефтяных фракций выделены и иден­тифицированы тиоалканы, одно-, двух-, трех- и четырехзамещенные тиоцикланы (пяти- и шестичленные). Боковые цепи представляют собой метил-, этил-, изопропил- и пропилгруппы. Обнаружены бициклические сульфиды цикланового, ароматиче­ского и смешанного строения, а также алкано-бициклические сульфиды с конденсированными кольцами. Среди сульфидов значительное место занимают метил-, этил-(одно-, двух- трех-и четырехзамещенные) алкилтиоцикланы с пятичленным циклом (тиофаны). В более высококипящих углеводородных фракциях содержатся моно-, ди- и трициклические сульфиды (тиоциклосульфиды).

Сульфиды нефтепродуктов представляют собой богатый, еще не использованный источник химического сырья. Извлечение сульфидов из топливных фракций привело бы к значительному улучшению эксплуатационных свойств этих фракций; кроме то­го, появилась бы возможность квалифицированно использовать высокосернистые дистилляты, не прибегая к их гидроочистке.

Для селективного извлечения сульфидов из среднедистиллят­ных топлив предложен метод экстракции сульфидов 86— 91%-ным водным раствором серной кислоты. При помощи этого экстрагента извлекается 94—96% сульфидов от их обще­го содержания во фракции (без изменения их химического строе­ния).

Значительная часть ди- и полисульфидов представляет со­бой продукты превращения таких, например, сернистых соеди­нений, как меркаптаны. Во фракциях прямой перегонки дисуль- фиды составляют от 1 / ₃ до 1 / ₂₀ части сульфидов. Во фракциях каталитического крекинга дисульфидов очень мало или совсем нет, поскольку они разлагаются в процессе переработки как ме­нее устойчивые сернистые соединения. Так же как и у всех сернистых соединений, углеводородные радикалы дисульфидов близки по строению к углеводородам, в среде которых они находятся.

Многообразием химического строения сернистых соединений нефтепродуктов, особенно среднедистиллятных фракций, объяс­няется их различная термическая и химическая стабильность. В целом по своей стабильности сернистые соединения значительно уступают углеводородам, в растворе которых они находятся. Это и является причиной их отрицательного влияния на эксплуата­ционные свойства топлив.

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Сульфидная сера

Сульфидная сера также накопляется в растительном материале и в органогенных илах, но в противоположность сульфатной сере с увеличением разложения материала количество сульфидной серы возрастает. Черные пески, подстилающие растительность, содержат меньшие, но тоже значительные количества сульфидной серы, причем и в них увеличение степени разложения вышележащего слоя растительности сопровождается повышением содержания сульфидной серы. [1]

Сульфидная сера почти всегда составляет преобладающую часть общей серы, обнаруживаемой в нефтях и в продуктах переработки горючих ископаемых. [6]

Сульфидная сера не допускается. [8]

Сульфидная сера при этом окисляется до 80г, а сульфаты ( включая и ВаЗСЬ) разлагаются с образованием серного ангидрида, который при указанной выше температуре полностью диссоциирует на двуокись серы и кислород. [10]

Сульфидная сера в шихте окисляется преимущественно кислородом высших окислов; печные газы окисляют ее с меньшей скоростью, так как избыточного кислорода в них обычно мало. [12]

Сульфидная сера определяется в отдельной пробе методом потен-циометрического титрования. При практическом освоении этого метода нами выяснено, что вопрос удаления маркаптанной серы раствором азотнокислого серебра является недоработанным. Были взяты листилляты туймазинской нефти, введеновский нефти, ельской нефти и два образца стандартного топлива. Во фракции туймазинской нефти содержание меркаптанов, определенное стандартным методом, практически было равно нулю. Обработка этих продуктов раствором азотнокислого серебра не привела к каким-либо внешним изменениям. Это явление при разработке метода авторами не было замечено, так как ими метод проверялся только на туймазинских нефтях, другие нефти не испытывались. [13]

Сульфитная и сульфидная сера может быть определена из одной навески. [15]

Источник

Сера в нефти

Происхождение серы в нефти

Сера входит в состав нефти в виде различных соединений, которые подразделяют на активные и пассивные. К первым относят сероводород, меркаптаны и элементарную серу. Ко вторым – сульфиды, дисульфиды, гомологи тиофена и тиофана. Из всех гетероциклических соединений именно серосодержащие присутствуют в наиболее высоких концентрациях в нефтяных образцах и нефтепродуктах.

Сера в нефти оказывается в результате жизнедеятельности некоторых бактерий, а также при миграции нефти с природными водами. Сера в тяжелых фракциях содержится в более высоких концентрациях, преимущественно в виде конденсированных гетероциклов. Наличие серы существенно снижает качество нефтей. Нефтепродукты могут содержать примеси серы после недостаточного обессеривания нефтяных фракций.

Проблемы, вызываемые серосодержащими соединениями

Сера в нефти влияет на эксплуатационные свойства нефтепродуктов. Активные серосодержащие соединения вызывают коррозию, что приводит к повреждению оборудования, а гетероциклы склонны к поликонденсации и способствуют формированию смол и образованию нагара. Кроме того, содержание серы в нефти оказывает влияние на загрязнение атмосферы, так как при сгорании сернистых примесей образуется токсичный серный ангидрид.

Классификация нефти по содержанию серы

Классификация нефтяных образцов осуществляются по множеству признаков. По содержанию серы в нефти все образцы подразделяют на 4 класса. Концентрация сернистых примесей определяется в массовых долях и у каждого класса нефти находится в определенном диапазоне.

По содержанию серы нефти делятся на:

Малосернистую нефть– до 0,6% включительно;

Сернистую нефть – 0,61-1,8%;

Высокосернистую нефть – 1,81-3,5%;

Особо высокосернистую нефть – более 3,51%.

Нефти первого класса содержат порядка 0,5% серы в составе различных загрязняющих веществ. Количество таких примесей в особо высокосернистых образцах редко превышает 10% по массе, однако может доходить до 14%.

Для уменьшения количества серосодержащих веществ сернистую нефть подвергают гидроочистке.

Химический состав сернистых соединений нефти: в легких и тяжелых фракциях

Соединения серы в нефти представлены различными классами веществ.

Легкие фракции, которые выкипают до 200 °С, преимущественно загрязнены сероводородом и легкокипящими меркаптанами, тиоэфирами, тиофенами, тиофанами и тетрагидротиофенами. Тогда как тяжелые фракции, выкипающие при температурах выше 300°С, включают в себя конденсированные гетероциклические соединения серы, а также примеси неорганических соединений, таких как, кислые и средние эфиры серной кислоты, сульфокислоты и соли.

Методы определения серы в нефти

Определение содержания серы в нефтяных образцах и их продуктах имеет огромное значение для нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности.

Для этих целей был разработан ряд методов со своими особенностями и преимуществами. Под каждый из них производители оборудования предлагают специализированные лабораторные приборы (анализаторы, аналитические системы) в различной комплектации. А чтобы ускорить и упростить анализ, разработаны средства автоматизации: автосамплеры, системы считывания и распознавания. Также предлагаются различные виды печей, детекторов, аналитических ячеек и пр.

Титрование представляет собой наиболее ранний способ количественного определения в аналитической химии. В настоящее время для работы с нефтяными пробами может быть предложен потенциометрический титратор GT-200 в комплектации для осадительного титрования. Этот прибор позволяет определить примеси серы, такие как сероводород, меркаптаны, неорганические сульфиды и сульфаты, образующие в ходе титрования нерастворимые соли. Метод подходит для работы с легкими фракциями.

Данный метод основан на сжигании образца и обнаружении образовавшегося SO₂, который флуоресцирует под действием ультрафиолетового света. Для автоматизации УФ-флуоресцентного анализа разработана линейка приборов NSX-2100 от компании Nittoseiko Analytech (Япония). Они помогают оптимизировать работу при исследовании легких и средних фракций.

Этот прямой, не требующий пробоподготовки метод имеет две модификации:

Волнодисперсионный анализатор настраивается на определение 1-2 элементов, например хлора и серы, с пределом обнаружения от 0,15 ppm.

Энергодисперсионный рентгенофлуоресцентный анализатор имеет меньшую чувствительность, но зато позволяет определять сразу несколько различных элементов одновременно.

Обоими методами возможно определить содержание сернистых примесей как в легких, так и в тяжелых фракциях.

Метод ионной хроматографии с разложением

Сколько сернистых примесей содержится в нефти и нефтепродуктах также можно определить с помощью метода ионной хроматографии. Однако, прямой ввод тяжелых фракций в хроматограф не желателен и в этих случаях требуется специальная пробоподготовка образца. Комбинированная система Nittoseiko Analytech AQF-2100H была разработана для полной автоматизации анализа тяжелых фракций.

Эта система представляет собой автоматический анализатор серы в нефти, принцип работы которого основан на термическом разложении образца в атмосфере аргона с последующим сжиганием в потоке кислорода. Далее продукты сгорания улавливаются поглотительным раствором. Таким образом, вся сера, содержащаяся в примесях образца, переводится в сульфат анионы. Аликвота полученного раствора анализируется с помощью ионного хроматографа после разделения анионов на аналитической колонке. Результат получают в виде характерного пика, расчет площади которого позволяет определить количественное содержание серы в пробе.

Источник

В каком топливе содержится сульфидная сера

(Sulfur), S — хим. элемент VI группы периодической системы элементов; ат. н. 16, ат. м. 32,06. Светло-желтые ромбические кристаллы. В соединениях проявляет степени окисления —2, +2, +3, +4, +5 и +6. Природная С. состоит из стабильных изотопов 32S (95,02%), 33S (0,75%), 34S (4,21%) и 36S (0,02%).

Известны искусственные радиоактивные изотопы 29S, 30S, 31S, 36S, 37S и 38S с периодами полураспада соответственно 0,195; 1,35 и 2,40— 3,18 сек; 87,9 дней; 5,04 и 172 мин. С. применяли с древних времен для изготовления косметических средств, меди препаратов, красок, отбеливания тканей, дезинфекции и т. п. По распространенности в природе С. занимает 15 место среди др. элементов.

Ее содержание в земной коре 5 х 10-2%, в мировом океане 9 х 10-2%. В природе встречается в виде серы самородной и в виде соединений, напр. сульфидов (антимонит Sb₂S₃, аргентит Ag₂S, арсенопирит FeAsS, галенит PbS, кобальтин CoAsS, ковален CuS, киноварь HgS, пирит FeS₂) и сульфатов (ангидрита CaSО₄, барита BaSО₄, гипса CaSО₄·2H₂О).

Кроме того, сера содержится в каменных углях, битумных сланцах, нефти, водах различных горячих минер, источников, растительных и животных тканях, газах вулканического происхождения и т. п., также служащих сырьем для пром. получения серы. Известно несколько модификаций С Энантиотропными формами являются ромбическая α-S, устойчивая ниже т-ры 95,60 С, и моноклинная β3-S, устойчивая выше т-ры 95,6° С.

Ромбическая сера

Ромбическая С— желтого цвета, нерастворима в воде, растворяется в сероуглероде, анилине, толуоле, четыреххлористом углероде, феноле и в др. неполярных растворителях, обладает малой твердостью, большой хрупкостью. Моноклинную С. получают, медленно нагревая ромбическую в интервале т-р 95,6—119,25° С.

Если нагревание вести быстро, то ромбическая С. плавится при т-ре 112,8° С, превращаясь в подвижную жидкость соломенного цвета, называемую лямбда-серой, или циклооктасерой λ-S. Эта жидкость растворима в сероуглероде. При резком охлаждении жидкой С. образуется аморфная темно-красная пластическая С, нерастворимая в сероуглероде и называемая мю-серой, или кетоносерой μ-S. Метастабильная мю- сера быстро переходит в ромбическую.

При нагревании жидкой С. относительное содержание мю-серы увеличивается. Вязкость мю-серы больше, чем λ-S, поэтому при нагревании она из подвижной (с вязкостью 0,065 nз при т-ре 155° С) становится вязкой (с вязкостью 933 nз при т-ре 1879 С) жидкостью. С дальнейшим повышением т-ры вязкость уменьшается до 0,83 nз при т-ре 444,6° С.

Модификации элемента

В жидкой С. образуется также пи-модификация по схеме λ — S ⇄ μ — S + π — S Ее можно отделить от мю-серы, используя меньшую растворимость в сероуглероде. В процессе хранения пи-модификация превращается в мю-серу. При быстром охлаждении раствора С. в бензоле или спирте выделяется твердая нестабильная гамма-модификация.

У ромбической и моноклинной С, лямбда-серы и пи модификации — восьми-звенное кольцеобразное пространственное строение, у мю-серы — открытые цепочки. Разрыв кольцеобразных молекул наблюдается при т-ре более 160° С. Выше т-ры 190° С происходит уменьшение длины цепочек.

В парообразном состоянии С. представлена набором молекул S8, S6, S4 и S2. При повышении т-ры увеличивается относительное количество молекул с меньшим числом атомов, а выше т-ры 1500° С начинается диссоциация на атомы. Твердая и жидкая С. диамагнитна. Парообразная сера (S2) парамагнитна.

Поверхностное натяжение (дин/см): 60,83 (т-ра 120° С); 57,67 (т-ра 150° С) и 39,4 (т-ра 445° С). Элементарная С. активно взаимодействует со многими металлами, неметаллами, неорганическими и органическими соединениями. С азотом, йодом, золотом, платиной и инертными газами непосредственно не взаимодействует. К числу важнейших относятся соединения С. с водородом, кислородом и галогенами.

С водородом она образует сульфаны (сероводород H₂S, двухсернистый водород H₂S₂, трех-сернистый водород H₂S₃ и т. д.). Водные растворы сульфанов обладают св-вами слабых двухосновных к-т. Водород в них может быть замещен на металлы, галогены, органические радикалы. Соли сульфанов наз. сульфидами, или полисульфидами. Первый член сульфанов — бесцветный ядовитый газ, обладающий сильными восстановительными св-вами. Остальные сульфаны — малоустойчивые желтоватые маслянистые жидкости.

Соединения серы с кислородом

При сгорании С. и сульфидов в среде кислорода или воздуха образуется сернистый газ SО₂, растворяющийся в воде с образованием слабой двухосновной сернистой к-ты H₂SО₃, соли к-рой (сульфиты) — сильные восстановители. Каталитическим окислением сернистого газа получают газообразную трехокись серы SО₃, при растворении к-рой в воде образуется сильная двухосновная серная к-та H2SО4, соли к-рой наз. сульфатами.

Растворением SО₃ в серной к-те получают олеум, состоящий в основном из пиросерной к-ты H₂S₂О₇. Известны малоустойчивые окислы серы S₂О, SO, S₂О₃, SО₄, S₂О₇ и S₃O₁₀. С. легко взаимодействует с галогенами. Помимо галогенопроизводных сульфанов общей ф-лы SXT2, она образует соединения с фтором — SFe, S₂F₁₀ и SF₄, с хлором — SCl₄. Получены соединения С. с азотом: азотистая сера N₄S₄, четырехсерный азот N₂S₄ и сернистый азот N₂S₅; с фосфором сера образует тиоангидриды P₄S₃, P₄S₆, P₄S₇ и P₄S₁₀; с углеродом — сероуглерод CS₂, сероокись COS и др.

Выплавка серы

Один из осн. способов получения С.— выплавка из самородных руд. По геотехническому методу перегретую воду подают по скважине под землю в рудное тело, после чего выплавившуюся жидкую С. высокой чистоты давлением горячего воздуха поднимают на поверхность. Применяют термические методы, по к-рым С. выплавляют или испаряют из руды в ретортах либо вращающихся печах.

По экстракционному методу С. извлекают из руды с помощью растворителей, напр. сероуглерода. Применяют также пароводяной и флотационный методы, по к-рым используют выплавку в автоклавах острым паром. Кроме того, С. получают из соединений, напр. окисляя кислородом воздуха сероводород, водяной, генераторный, коксовый и природный газы, газы крекинга нефти, сульфиды и др. либо восстанавливая углем двуокись серы, сульфаты кальция и бария (гипс, тяжелый шпат). Очищают С. дистилляцией.

В зависимости от способа получения различают С. природную комовую (выплавленную из руд) и газовую комовую (полученную восстановлением сульфатной либо окислением сульфидной серы). Рафинированной наз. природную комовую серу, очищенную перегонкой; черенковой — серу, сконденсированную в жидкость, разлитую в формы и закристаллизованную. Порошкообразную С, полученную конденсацией, наз. серным цветом.

Особовысоко-дисперсную С. наз. коллоидной. Примерно половина всей мировой добычи С. используется в произ-ве серной к-ты, четверть — в бумажной пром-сти при получении сульфитцеллюлозы, остальное — в сельском хозяйстве, резиновой пром-сти, в произ-ве искусственных волокон, взрывчатых веществ, красителей, медицинских препаратов и др. Добавки С. улучшают обрабатываемость автоматных сталей и антифрикционные св-ва спеченных антифрикционных материалов. С. ухудшает мех. св-ва металлов, вследствие чего их подвергают внепечной обработке — обессериванию.

Распространение в природе

В природной сере четыре стабильных изотопа: ³² S (95,06%), ³³ S (0,74%), ³⁴ S (4,18%), ³ ⁶ S(

Кроме того, с вулканическими газами выделяются двуокись серы SO ₂ и сероводород H ₂ S. Последний содержится также в водах минеральных источников (Мацеста, Пятигорск ) и в Черном море (на глубине более-200 м).

Биологическое значение

Велико биологическое значение серы: она входит в состав белков растений и животных. А сероводород, выделяющийся при гниении мяса рыбы или яиц, — это продукт разложения белковых веществ. Особенно богаты серой белки волос человека, а у животных и птиц—белки шерсти, перьев, копыт и рогов. Соединения, содержащие серу сообщают горький вкус и острый запах хрену, луку, чесноку.

Получение серы

В промышленности серу получают из залежей самородной серы, из сероводорода и двуокиси серы (отходов коксохимического производства), из сульфидов некоторых металлов (например, из серного колчедана FeS 2 ).

Переработка самородной серы заключается в отделении ее от сопутствующих пород (песка, глины, известняка и т. п.). Выплавляют серу в автоклавах, в которые загружают серный концентрат, смоченный водой, и пропускают перегретый водяной пар при температуре 140—150 С под давлением 6 атм. При этом расплавленная сера собирается в нижней части автоклава, а затем выпускается через специальные отверстия в формы.

В некоторых странах (например, в США) распространен метод подземной выплавки серы. Обычно сквозь слой песка к залежам серы прокладывают колонну из трех труб, вложенных одна в другую. Через наружную трубу нагнетают водяной пар при температуре 160—170° С, плавящий серу под землей, через внутреннюю подают горячий воздух под давлением 10—18 атм. Тогда по средней трубе расплавленная сера поднимается на поверхность земли.

Получая серу из пирита, нагревают его в специальных печах до 600 °С, и он разлагается с выделением свободной серы:

Получают серу также из полиметаллических сульфидных руд. Выплавляемую в автоклавах серу называют комовой; она содержит еще много примесей. Очищают ее перегонкой в специальных печах, соединенных с кирпичными камерами. Пары серы, поступая в камеру, охлаждаются, и сера осаждается на стенках в виде серного цвета — желтого кристаллического продукта, самого чистого технического сорта серы.

При нагревании камеры выше 120 С пары серы сгущаются в жидкость, застывающую в формах в виде палочек черенковой серы. Сельское хозяйство получает от промышленности также серу молотую (размол комовой серы) для опыливания растении и серу коллоидную — тонкодисперсный продукт, дающий с водой устойчивую суспензию, пригодную для опрыскивания растений.

Физические свойства

Чистая сера — хрупкое кристаллическое вещество желтого цвета, хорошо растворима в сероуглероде, бензоле, анилине; в воде она не растворяется. Сера плохо проводит теплоту и электричество.

У серы несколько аллотропических модификаций: ромбическая (или октаэдрическая), призматическая (или моноклинная) и пластическая.

Кристаллы ромбической серы имеют форму октаэдров плотность ее 2,07 г/см³, плавится при 112,8° С.

При медленном охлаждении расплавленной серы получается моноклинная модификация плотностью 1,96 г/см³ с температурой плавления 119 °С. Кристаллы ее постепенно превращаются в ромбическую серу как наиболее устойчивую.

Если расплавленную и нагретую почти до кипения серу быстро охладить (вливая струей в холодную воду), получается коричневая резиноподобная масса — пластическая сера, однако она тоже неустойчива и при хранении превращается в ромбическую.

Аллотропия серы

Химические свойства серы

Хлорид серы(I) S 2 Cl 2 используют для вулканизации каучука.

Применение серы

В ветеринарии применяют серные мази для лечения накожных заболеваний. Сера входит в состав многих медицинских препаратов (сульфидина, сульфазола и др.). Большие количества серы расходует резиновая промышленность на вулканизацию каучука. Сера используется для изготовления черного пороха, сероуглерода, спичек, некоторых красителей.

Статья на тему Сера

Похожие страницы:

Понравилась статья поделись ей

Leave a Comment Отменить ответ

Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.

Источник