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ISSN 1009-0029  CN 12-1311/TU
消防科学与技术

消防科学与技术 ›› 2022, Vol. 41 ›› Issue (6): 732-734.

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尿素抑制甲烷爆炸关键基元反应机理研究

张庆利1,5，李孝斌2 ，张瑞杰3，孙婧雯4   

  1. （1.中国人民警察大学 救援指挥学院，河北 廊坊 065000； 2.中国人民警察大学 防火工程学院，河北 廊坊 065000；3.安康市消防救援支队，陕西 安康 725700； 4.中国人民警察大学 研究生部，河北 廊坊 065000；5.中国科学院大学 化学科学学院,北京 100049）
  • 出版日期:2022-06-15 发布日期:2022-06-15
  • 作者简介:张庆利（1981—），男，河北廊坊人，中国人民警察大学救援指挥学院副教授，博士，主要从事消防指挥、灭火救援、应急管理等方面的研究，河北省廊坊市西昌路220号，065000。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金资助项目（51774296）

Study on the key element reaction of urea inhibition of methane explosion

ZHANG Qing-li1,5, LI Xiao-bin2, ZHANG Rui-jie3, SUN Jing-wen4   

  1. （1. Department of Rescue and Command, China People's Police University, Hebei Langfang 065000, China; 2. Department of Fire Protection Engineering, China People's Police University, Hebei Langfang 065000, China; 3.Ankang Fire and Recue Division , Shanxi Ankang 725700, China; 4. Graduated Department, China People's Police University, Hebei Langfang 065000, China; 5. Department of Chemistry Science, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China）
  • Online:2022-06-15 Published:2022-06-15

摘要： 摘 要：为了探究尿素抑制甲烷爆炸的微观机理，采用Gaussian 09软件，利用密度泛函理论（DFT）的B3LYP6-31G**计算方法，针对尿素对甲烷爆炸抑制可能发生的基元反应进行分析和理论计算研究，寻找关键基元反应的过渡态，优化反应物、产物以及过渡态构型，探究尿素热解反应机理，研究热解产物NH3·和HNCO·抑制甲烷爆炸的反应机理。结果表明，尿素分解反应能垒为203.89 kJ/mol,较为容易发生；热解产物NH3·和HNCO·均与O2和OH·等关键自由基较容易发生反应，从而达到较好的甲烷抑爆效果。这对于进一步揭开尿素抑制甲烷爆炸反应机理提供了一定的参考。

关键词: 关键词：甲烷爆炸, 高斯模拟, 尿素, 自由基, 抑爆机理

Abstract: Abstract: In order to explore the mechanisms of urea inhibition on methane explosion, we use Gaussian 09 software with density functional theory (DFT)' B3LYP6-31G** calculation method, to study the key element reactions of urea inhibition on methane explosion, to look for the transition states，to optimize the structures of reactions,transition states and products, to find out the reaction paths of the thermal decomposition of urea and the mechanisms of NH3·and HNCO· inhibition of methane explosion. It is concluded that the reaction barrier thermal decomposition of urea is 48.73 kcal/mol, the reaction could occur easily; the NH3· and HNCO· could consume the O2 and OH· radicals obviously，which bring good effects to the inhibition of methane explosion. The results could bring some support for the methane inhibition mechanism study.

Key words: Key words: methane explosion, Gaussian simulation, urea, free radical, explosion suppression mechanism