论文摘要
本文研究了卤化反应精制焦化粗苯的化学基础,卤化反应精制焦化粗苯主要针对焦化苯中噻吩和卤素单质发生亲电取代反应的特点,使噻吩和卤素单质反应生成高沸点的噻吩衍生物,然后进行脱除。同时,由于不饱和烯烃易于发生氧化反应,利用酸性高锰酸钾溶液在处理过程中一体转化并脱除。本文主要以焦化粗苯为原料,利用色谱（FPD检测器）和气相色谱质谱联用仪（MSD检测器）对原料苯中组分进行定性分析,采用面积归一法,对原料苯中各组分进行定量分析。之后,用一套小型实验装置对原料粗苯分别进行了氯化、溴化及高锰酸钾氧化处理。实验完成后,粗苯样品用20%氢氧化钠溶液洗涤。最后,将洗涤后的苯溶液再次进行定性、定量分析,观察原料苯中各组分处理前后的变化情况。并对原料苯中的不饱和化合物、饱和烃类、硫化物、苯族烃、茚和萘组分的转化分别进行了分析和讨论,观察卤化精制对它们的影响,在确定溴化实验条件比较理想之后,对噻吩的溴代反应动力学进行了考察研究。粗苯的氯化、溴化及高锰酸钾氧化处理实验结果表明：1、高锰酸钾氧化处理可以高效脱除苯中的烯烃,尤其是对沸点低于甲苯的不饱和烃。对苯乙烯和茚的脱除效果也很明显；2、高锰酸钾氧化处理对噻吩和二硫化碳的脱除效果不明显；3、高锰酸钾氧化处理对粗苯中的饱和烃类脱除效果不明显；4、在酸性高锰酸钾溶液中进行的卤化处理可以将粗苯中的不饱和化合物完全脱除,这些不饱和化合物一部分被氧化处理脱除,也有部分和卤素发生亲电加成反应,转化为了卤代烃；5、卤化反应可以将粗苯中的噻吩完全转化为噻吩衍生物,但对粗苯中二硫化碳的转化脱除效果不明显；6、氯化反应处理粗苯时,苯族化合物也可发生亲电取代反应转化为氯取代苯类化合物,实验显示：苯转化为氯苯的比例在0.6%,甲苯转化为氯甲苯的比例在10%左右,而二甲苯和三甲苯转化为氯取代苯类化合物的比例更高；7、相比而言,溴化反应处理粗苯时,苯类转化为溴苯类化合物的比例较小,其中,本实验条件下没有在溴化处理样品中找到明显的溴苯；8、总之,本文进行的卤化反应处理法可以将原料粗苯中的不饱和烃类和噻吩一体完全脱除。此外,本文中还对苯中噻吩的溴化反应动力学进行考察,实验主要选取挥发速度较慢,且浓度易于测定的溴素单质进行噻吩溴化动力学研究。实验中噻吩和液溴以一定的浓度配置在试剂苯溶液中,并对等摩尔比例的噻吩和液溴在不同温度、浓度条件下转化为溴代噻吩的反应速率进行了测定。用气相色谱仪配FPD检测器测定溶液中噻吩和噻吩衍生物的浓度,用化学滴定（碘量法）测定溶液中溴单质的浓度,依据测定结果将两溶液按反应物摩尔比1:1混合,采样并经过稀释后测定噻吩转化率随反应时间的变化,借助GC-MS对反应产物进行了定性分析。动力学实验结果表明：噻吩和液溴在等摩尔比的条件下反应主要生成2-溴噻吩,依据动力学公式,对实验所得数据计算得出噻吩和液溴在等摩尔比的条件下反应的活化能Ea=22.92kJ/moL,反应级数n=3.37,指前因子为k0=273758。