Page 196 - 《爆炸与冲击》2026年第9期

第 46 卷 第 9 期 爆 炸 与 冲 击 Vol. 46, No. 9
2026 年 9 月 EXPLOSION AND SHOCK WAVES Sept., 2026

DOI：10.11883/bzycj-2025-0052

初始温度、压力对丙烯-空气混合物爆炸极限的

耦合影响 *

王振刚 ，姜 杰 ，孟睿佶 ，盛 楠 ，孙 峰 ，文 松 1,2
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（1. 化学品安全全国重点实验室，山东 青岛 266000；
2. 中石化安全工程研究院有限公司，山东 青岛 266000）
摘要： 为有效预防丙烯在生产、储存及使用过程中的燃爆风险，利用 12 L 爆炸极限测试仪测定了丙烯-空气混合
物在不同初始温度（20～180 ℃）和初始压力（0.1～0.9 MPa）条件下的爆炸极限。实验结果表明：随初始温度、初始压力
的升高丙烯爆炸上限显著上升，爆炸下限轻微下降，爆炸极限明显变宽。在初始温度为 180 ℃ 时，随着压力的升高，丙
烯爆炸上限测试中碳粉生成量显著增加，同时丙烯爆炸下限下降趋势由直线变为滑梯状曲线。通过 CHETAH 11.0 软
件分析发现，碳粉含量升高与高温高压条件下的热力学特性密切相关，当压力从 0.1 MPa 升至 0.9 MPa 时，爆炸产物中
碳含量从 3.82% 急剧增加至 25.88%，这种显著增长主要源于两个方面：一是高压条件促进了 Boudouard 反应向碳生成
方向进行，二是高压环境下反应物总量提升，导致产物总量成倍增加。利用 CHEMKIN 软件分析了丙烯爆炸下限条件
下燃烧特性规律：在贫燃料区，丙烯通过自由基链式反应最终生成 CO 2 ，使计算绝热火焰温度（calculated adiabatic flame
temperature，CAFT）维持在 1 400 K 以上；随着压力升高 CAFT 逐渐降低；随着温度升高 CAFT 呈现压力依赖性转变，低
压（低于 0.5 MPa）时 CAFT 上升，高压时则下降，0.5 MPa 为关键转变阈值。研究还发现初始温度、初始压力的耦合影
响明显高于单因素的影响且对爆炸上限的影响明显高于爆炸下限：在初始温度单因素影响下，爆炸上限上升 4.2%，爆
炸下限下降 3.41%；在初始压力单因素的影响下，爆炸上限上升 51.3%，爆炸下限下降 2.44%；在初始温度和初始压力的
耦合影响下，爆炸上限上升了 108%，爆炸下限下降了 18.05%。
关键词： 丙烯；爆炸极限；初始温度；初始压力
中图分类号： O383; X932 国标学科代码： 13035 文献标志码： A

Coupling effects of initial temperature and pressure on the explosion limits
of propylene-air mixture

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WANG Zhengang , JIANG Jie , MENG Ruiji , SHENG Nan , SUN Feng , WEN Song 1,2
（1. State Key Laboratory of Chemical Safety, Qingdao 266000, Shandong, China;
2. SINOPEC Research Institute of Safety Engineering Co., Ltd., Qingdao 266000, Shandong, China）
Abstract: To effectively prevent explosion hazards during propylene production, storage, and utilization, the explosion limits
of propylene in air under varying initial temperatures (20 ℃–180 ℃) and initial pressures (0.1 MPa–0.9 MPa) were measured
using 12L explosion limit tester. The study revealed that as the initial temperature and pressure increase, the upper explosion
limit (UEL) of propylene rises significantly, while the lower explosion limit (LEL) decreases slightly, resulting in a marked
broadening of the explosion limit range. At an initial temperature of 180 ℃, with the pressure increases, the carbon powder
content in the explosive products significantly increases during the UEL test, and the LEL decline transitions from a linear to a
sliding-curve pattern. Analysis using CHETAH 11.0 software revealed that the increase in carbon powder content is closely
related to thermodynamic properties under high-temperature and high-pressure conditions. When the pressure rises from

* 收稿日期： 2025-02-19；修回日期： 2025-08-11
第一作者： 王振刚（1983－ ），男，硕士，高级工程师，wangzg.qday@sinopec.com
通信作者： 姜 杰（1980－ ），男，博士，教授级高工，jiangj.qday@sinopec.com

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