含油污泥中含有一定量的硫元素，且硫含量明顯高于氮元素。硫化合物是石油工業中最受關注的污染物之一，也是最不利于石油產品品質的影響因素之一，因為在石油產品燃燒或精煉時，硫的存在會導致管道腐蝕、惡臭氣體釋放、催化劑失活以及酸雨等嚴重問題。典型的原油可含有0.04~5%的硫，且通常以硫醇、硫醚、噻吩和其他有機硫化物的形式存在，在原油的運輸、儲存和精煉過程中，這些硫化合物可能會濃縮轉移到含油污泥中。作為一種由重質油、水和固體顆粒組成的復雜混合物，含油污泥中硫化合物的組成會更加復雜。

含油污泥熱解過程中會產生含硫氣體，同時硫會轉移到油產物中，從而對熱解油的后續利用造成嚴重的腐蝕問題和環境問題，并且硫在一定程度上影響了催化劑的再生性能。因此，在含油污泥熱解過程中必須對硫的遷移和轉化進行控制。

含油污泥中同時含有有機硫和無機硫，無機硫主要以硫酸鹽的形式存在于固體顆粒中，有機硫主要以脂肪族硫和雜環硫的形式存在于油相中。

H2S為含油污泥熱解過程中產生的主要含硫氣體，主要通過硫醇和硫醚的分解所產生。當溫度從350°C升高到550°C，H2S的排放顯著增加。KCl的添加使H2S的釋放量略微增加了，然而KOH則將H2S的排放量降低了75%以上。

無添加劑時，噻吩和硫酸鹽為含油污泥熱解殘渣中硫的主要存在形式。添加鉀化合物可以促進噻吩的分解，特別是KOH，添加后殘渣中噻吩的相對含量降低85%以上，并產生大量金屬硫化物，這說明有機硫可以被轉化為無機硫。

溫度的升高和KCl的添加均促進了更多的硫向液體產物和氣體產物的轉移，導致油產物的含硫量增加。而添加KOH則抑制了硫向氣體和液體產物的轉移，降低了油產物的含硫量，并將更多的硫以無機硫的形式固定在了熱解殘渣中，實現了硫的控制。