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Le soufre élémentaire a également une forte corrosivité, agissant intensément sur le cuivre et ses alliages.

Bien que le soufre élémentaire et le sulfure d'hydrogène ne soient pas réellement des composants du pétrole, leur présence ou leur absence dans les huiles présente un grand intérêt pour la géochimie du pétrole. Les huiles à faible teneur en soufre ne contiennent pas soufre élémentairetandis que les huiles sulfureuses (soufre total 1 5% ou plus) ont parfois un rapport élevé de soufre élémentaire au total.

Le soufre élémentaire ne réagit directement avec le fer que lorsque. C, mais sa présence n'est pas souhaitable, donc à des températures x-environ 150, C il peut se former corrosif avec les hydrocarbures pétroliers.

Le soufre élémentaire provoque la corrosion principalement des composants d'équipement de carburant en alliages de cuivre.

Le soufre élémentaire en petites quantités se dissout bien dans les mélanges d'hydrocarbures. On le trouve non seulement dans certaines huiles, résines ou produits résiduels, mais également dans les distillats, car, malgré la faible pression de vapeur, il peut être distillé même avec des fractions à bas point d'ébullition.

Le soufre élémentaire se trouve principalement dans les produits qui ne sont pas exposés à des températures élevées.

Le soufre élémentaire est très réactif aux métaux non ferreux, principalement le cuivre et ses alliages. Parallèlement à cela, l'effet catalytique de la surface du cuivre sur l'oxydation du mélange d'hydrocarbures est empêché.

Le soufre élémentaire, sélectionné par le bronze dans le combustible, pénètre de 50 à 95% dans l'épaisseur du métal sans changer son apparence, et seulement 50 à 5% est consacré à la formation d'un film de surface sombre de sulfures de cuivre. Ainsi, les méthodes conventionnelles d'évaluation de la corrosion du cuivre ou de ses alliages sous l'influence du soufre élémentaire ne permettent pas de juger pleinement les processus réels se produisant dans l'épaisseur du métal et leur influence sur le changement des propriétés opérationnelles des pièces en ces métaux.

Le soufre élémentaire dans les carburéacteurs est contenu dans les dix millièmes de pour cent. À ces concentrations, le soufre élémentaire a peu d'effet sur la stabilité et les propriétés de corrosion des carburéacteurs.

Le soufre élémentaire, comme mentionné ci-dessus, peut soit être présent dans l'huile en tant que telle, soit être libéré pendant la décomposition de composés organiques soufrés complexes pendant le processus de distillation. Aux températures du craquage ou plus, le soufre élémentaire lui-même réagit avec les hydrocarbures pétroliers pour former divers composés soufrés. Par conséquent, un aperçu des réactions possibles qui peuvent se produire dans ces cas est donné ci-dessous.

Le soufre élémentaire formé dans le gaz naturel peut être éliminé lors de l'étape de purification des amines avant l'élimination du GPL. Dans les raffineries qui fonctionnent uniquement selon le schéma de démercaptanisation alcaline, le soufre, étant insoluble dans les alcalis, est facilement éliminé. Cependant, dans certaines usines, la purification des amines est utilisée avant la démercaptanisation alcaline afin d'éliminer la majeure partie du H2S et de réduire la consommation d'alcalis. À ce stade du processus, une certaine quantité de soufre élémentaire est dissoute. Cependant, les plantes fonctionnant selon le schéma combiné amino-alcalin rencontrent moins de difficultés avec le soufre élémentaire que les plantes n'ayant qu'un seul stade de démercaptanisation alcaline.

Le soufre élémentaire dans une solution d'acétone réagit rapidement et quantitativement avec le cyanure pour former du thiocyanate. Avec l'addition ultérieure de chlorure ferrique, un composé se forme, dont l'absorption peut être mesurée à 465 mmk. La méthode est applicable pour la détermination du soufre élémentaire dans les hydrocarbures et a une sensibilité de 2 μg / ml. Les peroxydes, sulfures, bisulfures et mercaptans n'interfèrent pas ou peuvent être éliminés. La méthode vous permet de déterminer 98 à 99% de la teneur en soufre.

Minéraux naturels de soufre

Le soufre est le seizième élément chimique le plus abondant dans la croûte terrestre. Il se produit dans un état libre (natif) et sous une forme liée.

Origine du soufre

Grands clusters soufre natif  pas si commun. Le plus souvent, il est présent dans certains minerais. Le minerai de soufre natif est une roche entrecoupée de soufre pur. La direction de la prospection et de l'exploration dépend de la formation simultanée ou non de ces inclusions avec les roches qui les accompagnent. Il existe plusieurs théories complètement différentes à ce sujet.

La théorie de la syngénèse (c'est-à-dire la formation simultanée de soufre et de roches hôtes) suggère que la formation de soufre natif s'est produite dans des mares peu profondes. Des bactéries spéciales ont réduit les sulfates dissous dans l'eau en sulfure d'hydrogène, qui s'est élevé, est tombé dans la zone d'oxydation, et ici, par des moyens chimiques ou avec la participation d'autres bactéries, il a été oxydé en soufre élémentaire. Du soufre s'est précipité au fond, et par la suite, des boues contenant du soufre ont formé du minerai.

La théorie de l'épigénèse (inclusions de soufre formées plus tard que les roches principales) a plusieurs options. Le plus commun d'entre eux suggère que les eaux souterraines, pénétrant à travers l'épaisseur des roches, sont enrichies en sulfates. Si ces eaux entrent en contact avec des gisements de pétrole ou de gaz naturel, les ions sulfates sont réduits par les hydrocarbures en sulfure d'hydrogène. Le sulfure d'hydrogène remonte à la surface et, oxydant, libère du soufre pur dans les vides et les fissures des roches.

Au cours des dernières décennies, l'une des variétés de la théorie de l'épigénèse trouve de nouvelles preuves - la théorie du métasomatisme (en grec, «métasomatose» signifie substitution). Selon lui, le gypse CaSO 4 -H 2 O et l'anhydrite CaSO 4 sont constamment convertis en soufre et en calcite CaCO 3 dans les intestins. Cette théorie a été créée en 1935 par les scientifiques soviétiques L. M. Miropolsky et B. P. Krotov. En sa faveur parle, en particulier, un tel fait.

Au début du 21e siècle, les principaux producteurs de soufre en Russie sont les entreprises de Gazprom: Gazprom dobycha Astrakhan LLC et Gazprom dobycha Orenburg LLC, qui le reçoivent comme sous-produit de la purification du gaz.

Formes de produits

L'industrie a mis en œuvre la production de soufre sous diverses formes de produits [p. 193-196]. Le choix d'une forme ou d'une autre est déterminé par les exigences du client.

Soufre en morceaux  Jusqu'au début des années 70, c'était le principal type de soufre produit par l'industrie de l'URSS. Sa production est technologiquement simple et s'effectue en introduisant du soufre liquide dans un pipeline chauffé vers un entrepôt où des blocs de soufre sont coulés. Les blocs congelés de 1 à 3 mètres de haut sont détruits en plus petits morceaux et transportés jusqu'au client. La méthode présente cependant des inconvénients: faible qualité de soufre, pertes dues à la poussière et aux miettes lors du desserrage et du chargement, et complexité de l'automatisation.

Soufre liquide  stockés dans des réservoirs chauffés et transportés dans des réservoirs. Le transport du soufre liquide est plus avantageux que sa fusion in situ. Les avantages d'obtenir du soufre liquide sont l'absence de pertes et une grande pureté. Inconvénients - le risque d'incendie, les dépenses de chauffage des réservoirs.

Soufre moulé il y a écailleux et lamellaire. Le soufre en flocons a commencé à être produit dans les raffineries dans les années 1950. Pour la production, un tambour rotatif est utilisé, à l'intérieur il est refroidi par l'eau et à l'extérieur, le soufre cristallise sous forme de flocons de 0,5-0,7 mm d'épaisseur. Au début des années 1980, au lieu de flocons, du soufre en plaques a commencé à être produit. Une masse fondue de soufre est fournie à la courroie mobile, qui se refroidit lorsque la courroie se déplace. À la sortie, une feuille de soufre solidifié se forme, qui est cassée pour former des plaques. Aujourd'hui, cette technologie est considérée comme obsolète, bien qu'environ 40% du soufre canadien soit exporté sous cette forme en raison des investissements importants dans les installations pour sa production.

Granulaire  le soufre est obtenu par différentes méthodes.

• La granulation de l'eau (granulation) a été développée en 1964 par la société anglaise Elliot. Le processus est basé sur le refroidissement rapide des gouttelettes de soufre tombant dans l'eau. La première mise en œuvre de la technologie a été le processus Salpel en 1965. La plus grande usine a ensuite été construite en Arabie saoudite en 1986. Sur celui-ci, chacune des trois usines peut produire jusqu'à 3 500 tonnes de soufre granulaire par jour. L'inconvénient de cette technologie est la qualité limitée des granules de soufre de forme irrégulière et de fragilité accrue.
• La granulation en lit fluidisé a été développée par la société française Perlomatic. Des gouttes de soufre liquide sont consommées. Ils sont refroidis par l'eau et l'air et humidifiés avec du soufre liquide, qui durcit sur les granules formés avec une couche mince. La granulométrie finale est de 4 à 7 mm. Plus progressif est le processus Prokor, qui est largement mis en œuvre au Canada. Il utilise des granulateurs à tambour. Cependant, ce processus est très difficile à gérer.
• La granulation des tours d'air a été développée et introduite en Finlande en 1962. Le soufre fondu est dispersé à l'aide d'air comprimé dans la partie supérieure de la tour de granulation. Les gouttes tombent et durcissent, tombant sur le ruban de transport.

Soufre moulu  est un produit de broyage de soufre en morceaux. Le degré de broyage peut varier. Elle est réalisée d'abord dans un broyeur, puis dans un moulin. De cette manière, il est possible d'obtenir du soufre très fin avec une granulométrie inférieure à 2 microns. La granulation de la poudre de soufre est effectuée dans la presse. Il est nécessaire d'utiliser des liants, qui sont utilisés comme bitume, acide stéarique, acides gras sous forme d'émulsion aqueuse avec de la triéthanolamine et autres.

Soufre colloïdal est un type de soufre broyé ayant une granulométrie inférieure à 20 microns. Il est utilisé en agriculture pour la lutte antiparasitaire et en médecine comme anti-inflammatoire et désinfectant. Le soufre colloïdal est produit de diverses manières.

• La méthode d'obtention par broyage est très répandue, car elle n'impose pas d'exigences élevées aux matières premières. Bayer est l'un des leaders de cette technologie.
• Une méthode d'obtention du soufre fondu ou de sa vapeur a été introduite aux États-Unis en 1925. La technologie consiste à mélanger avec de la bentonite, le mélange résultant forme des suspensions stables avec de l'eau. Cependant, la teneur en soufre dans la solution est faible (pas plus de 25%).
• Les méthodes d'extraction de la préparation sont basées sur la dissolution du soufre dans les solvants organiques et sur une nouvelle évaporation de ces derniers. Cependant, ils ne sont pas répandus.

Soufre de haute pureté  obtenus par des méthodes chimiques, de distillation et de cristallisation. Il est utilisé dans la technologie électronique, dans la fabrication de dispositifs optiques, de luminophores, dans la production de préparations pharmaceutiques et cosmétiques - lotions, pommades, maladies anti-peau.

Candidature

Environ la moitié du soufre produit est utilisé dans la production d'acide sulfurique.

Les propriétés

Propriétés physiques

Le soufre diffère considérablement de l'oxygène par sa capacité à former des chaînes et des cycles d'atomes stables. Les molécules S 8 cycliques les plus stables, ayant la forme d'une couronne, formant du soufre rhombique et monoclinique. Ce soufre cristallin est une substance jaune fragile. De plus, des molécules à chaînes fermées (S 4, S 6) et à chaînes ouvertes sont possibles. Cette composition contient du soufre plastique, une substance brune, qui est obtenue par un refroidissement brutal de la fusion du soufre (en quelques heures, le soufre plastique devient cassant, jaunit et se transforme progressivement en losange). La formule du soufre est le plus souvent écrite simplement comme S, car elle, bien qu'elle ait une structure moléculaire, est un mélange substances simples  avec différentes molécules. Le soufre est insoluble dans l'eau, mais il est bien soluble dans les solvants organiques, par exemple, dans le disulfure de carbone, la térébenthine.

La fusion du soufre s'accompagne d'une augmentation marquée du volume (environ 15%). Le soufre fondu est un liquide jaune, facilement mobile, qui, au-dessus de 160 ° C, se transforme en une masse brun foncé très visqueuse. La masse fondue de soufre acquiert la viscosité la plus élevée à une température de 190 ° C; une nouvelle augmentation de la température s'accompagne d'une diminution de la viscosité et au-dessus de 300 ° C, le soufre fondu redevient mobile. Cela est dû au fait que lorsque le soufre est chauffé, il polymérise progressivement, augmentant la longueur de la chaîne avec l'augmentation de la température. Lorsque le soufre est chauffé au-dessus de 190 ° C, les unités de polymère commencent à s'effriter.

Le soufre peut servir d'exemple le plus simple d'électret. Pendant le frottement, le soufre acquiert une forte charge négative.

Diagramme de phase de soufre

Le soufre cristallin élémentaire peut exister sous la forme de deux modifications allotropes (énantiotropie du soufre) - rhombique et monoclinique, c'est-à-dire le soufre dimorphepar conséquent, quatre phases sont possibles pour le soufre élémentaire: rhombique solide, monoclinique solide, liquide et gazeux, et sur le diagramme de phase du soufre (voir la figure; l'échelle logarithmique a été utilisée pour la pression), il existe deux champs de phases solides: la région du soufre rhombique et la région du soufre monoclinique (triangle ABC).

• DA est la ligne de sublimation du soufre rhombique S p décrivant la dépendance de la pression de la vapeur saturée de soufre S p sur la température par rapport au soufre rhombique solide;
• AC - ligne de sublimation du soufre monoclinique S m, qui décrit la dépendance de la pression de vapeur saturée du soufre de la température par rapport au soufre monoclinique solide;
• СF est la ligne de vaporisation du soufre liquide S Ж, qui décrit la dépendance de la pression de la vapeur de soufre saturée sur la température au-dessus de la masse fondue de soufre;
• AB - ligne de transformation polymorphe de rhombique de soufre<->  le soufre monoclinique, qui décrit la dépendance à la pression de la température de la transition de phase entre le soufre rhombique et le soufre monoclinique;
• BE est la ligne de fusion du soufre rhombique, décrivant la dépendance de la température de fusion du soufre rhombique à la pression;
• BE est la ligne de fusion du soufre monoclinique, qui décrit la dépendance à la pression du point de fusion du soufre monoclinique.

Les lignes pointillées reflètent la possibilité de l'existence de phases métastables, qui sont observées avec un fort changement de température:

• AO - ligne de sublimation de soufre rhombique surchauffé;
• IN - ligne de fusion du soufre rhombique surchauffé;
• СО - ligne d'évaporation du soufre liquide surfondu;

Il y a trois points triples stables et un métastable sur le diagramme de phase de soufre, chacun correspondant aux conditions d'équilibre thermodynamique de trois phases:

• point A (facultatif): équilibre de soufre solide rhombique, monoclinique solide et gazeux;
• point B (facultatif): équilibre de soufre solide rhombique, monoclinique solide et liquide;
• point C (principal): équilibre du soufre monoclinique solide, fondu et gazeux;
• point O (métastable): équilibre métastable entre rhombique solide surchauffé, liquide surfondu et soufre gazeux.

Comme le montre le diagramme de phases, le soufre rhombique ne peut pas être simultanément en équilibre avec la fusion et la vapeur de soufre, donc au point triple principal (lorsque les phases d'équilibre sont dans des états d'agrégation différents), la phase solide est représentée par du soufre monoclinique. Le triple point métastable apparaît en raison du faible taux de conversion d'une modification cristalline du soufre en une autre.

Propriétés chimiques

Les propriétés réductrices du soufre se manifestent dans les réactions du soufre et avec d'autres non-métaux, cependant, à température ambiante, le soufre ne réagit qu'avec le fluor:

Avec un excès de soufre, divers dichlorures du type S n Cl 2 se forment également.

Lorsqu'il est chauffé, le soufre réagit également avec le phosphore, formant un mélange de sulfures de phosphore, parmi lesquels se trouve le sulfure supérieur P 2 S 5:

De plus, lorsqu'il est chauffé, le soufre réagit avec l'hydrogène, le carbone et le silicium:

Lorsqu'il est chauffé, le soufre interagit avec de nombreux métaux, souvent très violemment. Parfois, un mélange de métal et de soufre s'allume lorsqu'il est incendié. Dans cette interaction, des sulfures se forment:

Parmi les substances complexes, il convient de noter tout d'abord la réaction du soufre avec l'alcali fondu, dans lequel le soufre se disproportionne comme le chlore:

L'alliage résultant est appelé

Le soufre est un élément du groupe VI du système périodique portant le numéro atomique 16. Le soufre est relativement stable à l'état libre; dans des conditions ordinaires, il se présente sous la forme d'une molécule S8 à structure cyclique. Le soufre naturel consiste en un mélange de quatre isotopes stables avec at. M. 32, 33, 34 et 36. Dans la formation de liaisons chimiques, le soufre peut utiliser les six électrons de la couche externe d'électrons (états d'oxydation du soufre: 0, 2, 4 et 6).

Le soufre est une forme cristalline (sous forme de masse dense) ou amorphe (poudre fine). Par ses propriétés chimiques, le soufre est un métalloïde typique et se combine avec de nombreux métaux.

Dans la nature, le soufre se trouve à la fois à l'état natif et dans la composition des minéraux de soufre et de sulfate (gypse, pyrite, sel de glauber, brillant au plomb, etc.).

Le nom russe de l'élément vient de l'ancien mot indien (sanscrit) "sira" - jaune clair. Le préfixe «thio», souvent appliqué aux composés soufrés, vient du nom grec du soufre - «teion» (divin, céleste), car le soufre est depuis longtemps un symbole de combustibilité; le feu était considéré comme la propriété des dieux jusqu'à ce que Prométhée, comme le dit le mythe, l'apporte au peuple.

Le soufre est connu de l'humanité depuis l'Antiquité. Rencontrée dans la nature à l'état libre, elle a attiré l'attention avec une couleur jaune caractéristique, ainsi que l'odeur âcre qui accompagnait sa brûlure. On croyait également que l'odeur et la flamme bleue se propageant en brûlant du soufre chassaient les démons.

L'anhydride sulfureux - un gaz d'étouffement généré lors de la combustion du soufre, était utilisé dans les temps anciens pour blanchir les tissus. Pendant les fouilles, Pompéi a trouvé une image qui représente une plaque de cuisson avec du soufre et un dispositif pour suspendre la matière dessus. Le soufre et ses composés sont utilisés depuis longtemps pour la préparation de cosmétiques et pour le traitement des maladies de la peau. Et il y a très longtemps, ils ont commencé à l'utiliser à des fins militaires. Ainsi, en 670, les défenseurs de Constantinople ont brûlé la flotte arabe à l'aide du «feu grec». c'était un mélange de nitrate, de charbon et de soufre. Les mêmes substances faisaient partie de la poudre noire, utilisée en Europe au Moyen Âge et jusqu'à la fin du XIXe siècle.

Dans les composés d'hydrogène et d'oxygène, le soufre est présent dans divers anions et forme de nombreux acides et sels. La plupart des sels contenant du soufre sont légèrement solubles dans l'eau.

Le soufre forme des oxydes avec l'oxygène, dont les plus importants sont le soufre et les anhydrides de soufre. Étant dans le même groupe avec l'oxygène, le soufre a des propriétés redox similaires. Avec l'hydrogène, le soufre forme un gaz soluble dans l'eau - l'hydrogène sulfuré. Ce gaz est très toxique, en raison de sa capacité à se lier fermement aux cations de cuivre dans les enzymes de la chaîne respiratoire.

L'acide sulfurique, l'un des composés soufrés les plus importants, a apparemment été découvert au 10ème siècle, à partir du 18ème siècle, il a été produit à l'échelle industrielle et est rapidement devenu le produit chimique le plus important nécessaire dans la métallurgie et l'industrie textile, et dans d'autres industries les plus diverses. À cet égard, des recherches encore plus intensives de gisements de soufre ont commencé, l'étude propriétés chimiques  le soufre et ses composés et l'amélioration des méthodes pour leur extraction des matières premières naturelles.