西安科技大学学报

2018, v.38;No.159(01) 17-25

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少量乙烯对甲烷爆炸危险性及反应历程的影响
Influence of minor ethylene on methane explosion hazard and reaction course

罗振敏;李逵;毛文龙;张江;程方明;王涛;傅文;

摘要(Abstract):

工业生产中可燃气体爆炸往往是多元可燃气体在空气中的爆炸,而乙烯作为活性非常高的可燃性气体,对甲烷爆炸的危险性有很大影响,为了进一步考察乙烯影响CH4爆炸的规律,采用标准的可燃气体爆炸极限测试装置,分析了含有不同浓度C_2H_4时,CH_4在空气中的爆炸极限;并基于密度泛函理论(DFT),在B3LYP/6-31G水平下对相关基元反应进行定量分析,计算出相应热力学数据,然后用反应内禀坐标法验证反应路径,结合反应动力学来分析C2H4对甲烷爆炸反应历程的影响。结果表明:少量C_2H_4可使甲烷爆炸上限和下限均有所下降,且爆炸下限下降更明显,爆炸危险度F值增大;C2H4裂解过程中的·C2H3与O2反应生成爆炸链反应的中间产物CH_2O,增加了CH_4爆炸链分支反应;C_2H_4的存在增加了链反应所需的中间产物,提高了整个反应体系活化中心浓度,促进了甲烷爆炸;计算结果从微观角度很好地解释了实验结果,得出了C_2H_4/CH4混合体系16步简化反应机理。

关键词(KeyWords): 安全科学与工程;C2H4/CH4;爆炸极限;爆炸危险度;密度泛函理论;热力学

Abstract:

Keywords:

基金项目(Foundation): 国家自然科学基金(51674193);; 国家重点研发计划(2017YFC0804T);; 陕西省自然科学基础研究(2017JM5068)

作者(Author): 罗振敏;李逵;毛文龙;张江;程方明;王涛;傅文;

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DOI: 10.13800/j.cnki.xakjdxxb.2018.0103

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