Нафта - штука корисна. Якби вона складалася лише з вуглеводнів, то це було б прекрасно. Але матінка-природа, створюючи нафту, кілька ускладнила нам задачу, підмісивши в нафту деякі неприємні добавки. Головною домішкою в нафти є органічні сполуки сірки: Меркаптани, сульфіди і циклічні сполуки.
Залежно від родовища, їх кількість в перерахунку на чисту сірку може коливатися від сотих часток відсотка за масою до 6%. Туркменська, бакинська і сахалінська нафту містять мінімальну кількість сірки, а ось уральська і сибірська насичена їй по максимуму. Але більше всіх «пощастило» американцям: в нафті їх родовища «Пойнт» міститься 14% сірки.
Основну частину сірковмісних домішок становлять Меркаптани - аналоги спиртів, в яких кисень замінений на сірку. Про них і будемо в основному говорити.
Проблема Чим погані Меркаптани в нафті? Можна сказати, що всім.
По-перше, вони погано пахнуть. Запах одного з компонентів складної суміші сірчистих домішок у нафті багатьом добре знайомий. У Росії в побутовий газ додають невелику кількість етилмеркаптан - аналога етилового спирту, в якому замість кисню варто сірка. Оскільки його запах ми чітко відчуваємо при концентрації декількох часток мікрограма (однієї мільйонної частки грама) в літрі повітря, то це дозволяє дуже швидко дізнатися про витік газу. До речі, скунси виробляють суміш тіолів, яку і використовують як хімічної зброї. А тепер уявіть собі запах на нафтових родовищах.
По-друге, Меркаптани отруйні. Вуглеводні - теж не подарунок, але в поєднанні з сірчистої органікою - це просто вбивча суміш і для людини, і для навколишнього середовища. А як же етилмеркаптан в газі? Там його такий мізер, що унюхать можна, а отруїтися - ні.
По-третє, Меркаптани - хімічно агресивні. Вони псують, наприклад, каталізатори нафтохімічного виробництва. Через них нафтовидобувне обладнання доводиться виготовляти з дорогих спеціальних сплавів. Наявність невеликих домішок сірчистих сполук в моторному паливі призводить до зниження його октанового числа, а також швидкої корозії двигунів Як було раніше Звідси зрозуміло, що сірчисті домішки слід ретельно видаляти з сирої нафти і якось їх утилізувати. Як це робилося досі? Від простих сірчистих сполук - тіолів позбувалися лужної очищенням, а більш складні (циклічні і ароматичні) вимагали і більш складних методів. Але незалежно від методу на виході виходив сірководень, з якого можна отримати сірчану кислоту і чисту сірку. А ще на виході виходили шкідливі кислотні та лужні стоки. Як говориться, що в лоб, що по лобі. Одна отрута виходить.
Але хіміки-то ж знали формули всіх цих речовин і знали, що з них можна отримати різні корисні речовини - цінніші, ніж сірчана кислота і сірка. У чому ж заковика? Чому не отримували? Одна справа намалювати хімічну реакцію на папері, а зовсім інша - провести її в колбі. Але не все, що виходить в лабораторії, можна перенести в промисловість. У лабораторії хімік може собі дозволити робити з речовиною те, що йому хочеться і отримувати потрібний результат. І нехай реакція йде цілий тиждень при високому тиску і високій температурі, але йде ж!.
Для промисловості ж, звичайно, важливо і час проведення реакції, і умови. Занадто жорсткі умови збільшують матеріало- та енергоємність виробництва. А якщо швидкість реакції невелика, то отримуємо ще й фактор часу. А час - гроші, як відомо. Ось тому-то, наскільки ні приваблива була ідея прямого перетворення сірчистих домішок нафти в інші продукти, крім сірки і кислоти, що існували методи їх синтезу виявлялися занадто витратними з економічної точки зору.
Рішення Прискорити реакцію і пом'якшити умови допомагають спеціальні речовини - каталізатори. Автомобілістам це слово повинно бути знайоме. Будь хімік вам скаже, що хімія каталізаторів - це скоріше мистецтво, ніж наука. Підібрати потрібний каталізатор або каталітичну систему - це велика удача. В історії хімії є приклади, як каталітичні властивості деяких речовин були виявлені чисто випадково. Полегшує завдання хімікам досвід, накопичений вченими за 180 років, що минули з дня, коли шведський хімік Йенс Якоб Берцеліус запропонував термін «каталіз». Не зовсім в темряві блукають дослідники в пошуках каталізаторів, а з яскравим ліхтариком в руках.
Досить значну групу каталізаторів являють собою сполуки паладію - благородного металу платинової групи. І як нам пощастило! Найбільше в світі родовище паладію знаходиться в Росії (Норильськ, Талнах). Залишилося тільки знайти з'єднання паладію для каталізу реакцій тіолів з утворенням корисних продуктів.
Такий каталізатор був отриманий групою хіміків під керівництвом члена-кореспондента Російської академії наук У. Ананікова в Інституті органічної хімії ім. Зелінського. Каталізатор є комплекс паладію з азотовмісних циклічним з'єднанням.
А далі, що робимо? Меркаптани самі по собі летючий, і їх легко виділити з нафти. Беремо який-небудь тиол, змішуємо його з похідним ацетилену і додаємо до суміші чудовий каталізатор від академіка Ананікова. І досить швидко ми отримаємо хороший і корисний продукт, який вже не смердить. Реакція проходить в одну стадію з великим виходом (96%) і високою чистотою одержуваного продукту (99%). Те, що лікар прописав! Одностадійний синтез - мрія хіміка-технолога.
А що ж робити з іншими домішками: сульфідами і циклічними сполуками? Це не проблема. Їх можна досить легко за відомими методиками перетворити у все ті ж Меркаптани, а далі вчинити з ними, як сказано вище.
Що ж за продукт ми в результаті отримуємо? А отримуємо ми штуку зі складною назвою: вініловий тіоефір. Зі словом вініл багато знайомі. Так називають чорні пластинки з музикою. А все через матеріалу, з якого вони зроблені - полівінілхлориду. Раз в назві є «вініл», то з цього вінілового тіоефіру можна отримати який-небудь полівініл.
І дійсно, з вінілових тіоефірів виходять полімери, що володіють високою термічною і хімічною стійкістю, а також цікавими оптичними властивостями. У таких матеріалах зацікавлена ??електронна та оптична промисловість, а також виробники медичного обладнання.
Відкриття наших хіміків дозволяє тепер перетворити смердючу неприємність на джерело збагачення. І оскільки пріоритет у цій справі належить нашій країні, то їм потрібно швидше скористатися для блага та процвітання нашої Батьківщини. Нафта - це наше багатство, яке ми повинні використовувати повністю.