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甲烷的制取及用途

作者:小编 日期:2020-09-22 15:45:41 点击数:

CH4 结构最简单的碳氢化合物,液化天然气的主要成分。无色、无臭气体,沸点-161.6℃。广泛存在于天然气、沼气、煤矿坑井气之中,是优质气体燃料,热值882.0kJ/mol;也是制造合成气和许多化工产品的重要原料。

甲烷的来源

工业用甲烷主要来自天然气、烃类裂解气、炼焦时副产的焦炉煤气及炼油时副产的炼厂气,煤气化产生的煤气也提供一定量的甲烷(见表)。

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有机物在无氧环境中,经腐败菌分解后,再经甲烷菌作用,即有甲烷生成。如纤维素在湖沼污泥中腐败分解生成的脂肪酸、醇,以及共存的二氧化碳和氢等,都能在甲烷菌作用下最终生成甲烷。其生成反应中较主要的有:

CH3COOH─→CH4+CO2

4CH3OH─→3CH4+CO2+2H2O

CO2+4H2─→CH4+2H2O

天然气中甲烷的成因之一即是此类生物的腐败分解。采用生化过程,将生物物质(可再生能源)加工为富含甲烷的燃料气,现已引起各国重视,将成为解决世界能源问题的重要途径之一。

甲烷的合成

1920年P.萨巴蒂埃和J.B.桑代朗用铁、镍、钴等金属催化剂使一氧化碳或二氧化碳和氢反应合成了甲烷,是从碳的氧化物和氢合成一系列烃的开端。甲烷合成反应已应用于提高煤气热值,或从中热值煤气生产代用天然气。

甲烷的用途

主要有两方面:

(1)用作燃料 以甲烷为主要成分的天然气,用作优质气体燃料,已有悠久的历史。现代化的勘探、采输技术促进了天然气的大规模利用,使之成为世界第三能源。发达国家已大规模铺设天然气输气管网,将天然气用作城市煤气。天然气加压液化所得的液化天然气,热值比航空煤油高15%,用于汽车、海上快艇和超音速飞机,不但能提高速度,而且可节省燃料消耗。

(2)用作化工原料 富含甲烷的干性或湿性天然气中的甲烷组分,是生产一系列化工产品的重要原料。现代的天然气化工,其主要内容就是甲烷的化工利用。甲烷经蒸汽转化可制得合成气;经热裂解可生产乙炔或炭黑;经氯化可制得甲烷氯化物;经硫化可制得二硫化碳;经硝化可制得硝基烷烃;加氨氧化可制得氢氰酸;直接催化氧化可得甲醛。


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