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甲烷

文章出处:http://www.sd-dx.com/ 15376190119 人气:发表时间:2018-10-07 19:13

甲烷(可选用甲烷报警器检测泄漏浓度)在自然界的分布很广,甲烷是最简单的有机物,是天然气,沼气,坑气等的主要成分,俗称瓦斯。也是含碳量最小(含氢量最大)的烃,也是天然气、沼气、油田气及煤矿坑道气的主要成分。它可用来作为燃料及制造氢气、炭黑、一氧化碳、乙炔、氢氰酸及甲醛等物质的原料。

2018年4月2日,美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室的研究人员首次直接证明了甲烷导致地球表面温室效应不断增加。

甲烷,化学式CH4,是最简单的烃,由一个碳和四个氢原子通过sp3杂化的方式组成,因此甲烷分子的结构为

分子结构图

正四面体结构,四个键的键长相同键角相等。在标准状态下甲烷是一无色无味气体。一些有机物在缺氧情况下分解时所产生的沼气其实就是甲烷。从理论上说,甲烷的键线式可以表示为一个点“·”,但实际并没有看到过有这种用法,可能原因是“·”号同时可以表示电子。所以在中学阶段把甲烷视为没有键线式。

甲烷主要是作为燃料,如天然气和煤气,广泛应用于民用和工业中。作为化工原料,可以用来生产乙炔 、氢气、合成氨、碳黑、硝氯基甲烷、二硫化碳、一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氢氰酸等。

物理性质

颜色 无色
气味 无味
熔点
-182.5℃
沸点 -161.5℃
溶解度(常温常压)
0.03
分子结构
正四面体形非极性分子
分子直径 0.414nm
蒸汽压
53.32kPa/-168.8℃
饱和蒸气压(kPa)
53.32(-168.8℃)
相对密度(水=1) 0.42(-164℃)
相对密度(空气=1)
0.5548(273.15K、101325Pa)
临界温度(℃)
-82.6
临界压力(MPa)
4.59
爆炸上限%(V/V)
15.4
爆炸下限%(V/V) 5.0
闪点(℃)
-188
引燃温度(℃) 538
燃烧热
890.31KJ/mol
总发热量(产物液态水)
55900kJ/kg(40020kJ/m3)
净热值(产物气态水)
50200kJ/kg(35900kJ/m3)
H—C—H 键角
109°28′
C—H 键
413kJ/mol
晶体类型 分子晶体
国标编号 21007
IUPAC名 methane
别名 天然气,沼气,生物气
CAS号 74-82-8
SMILES C
InChI 1/CH4/h1H4
溶解性(水) 3.5 mg/100 mL (17 °C)
摩尔质量 16.0425 g·mol
警示术语 R:R12
安全术语 S:S2-S9-S16-S33
密度(标准情况) 0.717g/L
特殊性质 极难溶于水


甲烷是一种很重要的燃料,是天然气的主要成分,约占87%。在标准压力的室温环境中,甲烷无色、无味;家用天然气的特殊味道,是为了安全而添加的人工气味,通常是使用甲硫醇或乙硫醇。在一大气压力的环境中,甲烷的沸点是−161 °C。空气中的瓦斯含量只要超过5%~15%就十分易燃。液化的甲烷不会燃烧,除非在高压的环境中(通常是4~5大气压力)。中国国家标准规定,甲烷气瓶为棕色,白字。

甲烷高温分解可得炭黑,用作颜料、油墨、油漆以及橡胶的添加剂等;氯仿和CCl4都是重要的溶剂。甲烷在自然界分布很广,是天然气、沼气、坑气的主要成分之一。它可用作燃料及制造氢、一氧化碳、炭黑、乙炔、氢氰酸及甲醛等物质的原料。甲烷用作热水器、燃气炉热值测试标准燃料。生产可燃气体报警器的标准气,校正气。还可用作太阳能电池,非晶硅膜气相化学沉积的碳源。以及甲烷用作医药化工合成的生产原料。 [5-6] 

除作燃料外,大量用于合成氨、尿素和炭黑,还可用于生产甲醇、氢、乙炔、乙烯、甲醛、二硫化碳、硝基甲烷、氢氰酸和1,4-丁二醇等。甲烷氯化可得一、二、三氯甲烷及四氯化碳。

安全性编辑

健康危害

甲烷对人基本无毒,但浓度过高时,使空气中氧含量明显降低,使人窒息。当空气中甲烷达25%-30%时,可引起头痛、头晕、乏力、注意力不集中、呼吸和心跳加速、共济失调。若不及时远离,可致窒息死亡。皮肤接触液化的甲烷,可致冻伤。

环境影响

甲烷也是一种温室气体。GWP的分析显示,以单位分子数而言,甲烷的

防甲烷防毒面具

防甲烷防毒面具

温室效应要比二氧化碳大上25倍。这是因为大气中已经具有相当多的二氧化碳,以至於许多波段的辐射早已被吸收殆尽了;因此大部分新增的二氧化碳只能在原有吸收波段的边缘发挥其吸收效应。相反地,一些数量较少的温室气体(包括甲烷在内),所吸收的是那些尚未被有效拦截的波段,所以每多一个分子都会提供新的吸收能力。 [9-10] 

毒理学资料

毒性:急性中毒,甲烷毒性甚低,接触高浓度甲烷时引起的“甲烷中毒”,实际上是因空气氧含量相对降低造成的缺氧窒息。允许气体安全地扩散到大气中或当作燃料使用。有单纯性窒息作用,在高浓度时因缺氧窒息而引起中毒。空气中达到25~30%出现头昏、呼吸加速、运动失调。

急性毒性:小鼠吸入2%浓度×60分钟,麻醉作用;兔吸入2%浓度×60分钟,麻醉作用。本品只有在极高浓度时由于空气被置换,氧分压降低而产生窒息。空气中甲烷浓度87%使小鼠窒息,90%时呼吸停止。甲烷80%和氧20%的混合气体,能引起人头痛。当空气中甲烷达25%~30%时,人出现窒息前症状,如头晕、呼吸加速、心率增加、注意力不集中、乏力、共济失调,甚至窒息。皮肤接触液化的甲烷可引起冻伤,甲烷主要通过呼吸道进入体内,大部分以原形呼出,少量在体内可氧化为二氧化碳和水。因其与蛋白质结合的能力极低,故麻醉作用相当弱。

人处于甲烷浓度达25%~30%的空气中即可出现缺氧的一系列临床表现,如头晕、头痛、注意力不集中、气促、无力、共济失调、窒息等;如浓度很高,患者可迅速死亡。曾有观察发现甲烷中毒患者均有不同程度的中毒性脑病,中毒严重的患者可能有神经系统后遗症。煤矿生产中甲烷的最大危害在于与空气混合后起火爆炸。

皮肤接触液体甲烷时,因其迅速挥发,可造成冻伤。

慢性中毒 目前尚无慢性甲烷中毒方面的临床资料。

诊断与鉴别诊断 根据现场存在高浓度甲烷,患者出现明显缺氧窒息的临床表现,与其他类似的气体中毒或疾病鉴别后,可诊断为急性甲烷中毒。

真正的急性甲烷中毒较少,诊断时尤需注意和其他气体中毒相鉴别。

急救与治疗 急性甲烷中毒无特效解毒药,可按缺氧的处理原则进行对症治疗,如立即将患者移至空气新鲜处、平卧、保暖、保持呼吸道通畅和吸氧等。吗啡和巴比妥类药物有抑制呼吸作用,应忌用。呼吸、心跳停止时需立即进行心肺脑复苏,注意防治可能出现的脑水肿,必要时作高压氧治疗。

液化甲烷污染皮肤时可造成冻伤,若冻伤处皮肤仍未解冻,可用42℃左右温水浸洗,并按外科原则处理。 [11] 

危险特性:易燃,与空气混合能形成爆炸性混合物,遇热源和明火有燃烧爆炸的危险。与五氟化溴、氯气、次氯酸、三氟化氮、液氧、二氟化氧及其它强氧化剂接触反应剧烈。

燃烧(分解)产物:碳(极不完全燃烧)、一氧化碳(不完全燃烧,有害)、二氧化碳和水(完全燃烧)。

急救措施

皮肤接触或眼睛接触:皮肤或眼睛接触液态甲烷会冻伤,应及时就医。

吸入:迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难,给输氧。如呼吸停止,立即进行人工呼吸。就医。

灭火方法:切断气源。若不能立即切断气源,则不允许熄灭正在燃烧的气体。喷水冷却容器,可能的话将容器从火场移至空旷处。

灭火剂:雾状水、泡沫、二氧化碳、干粉。

泄露:迅速撤离泄漏污染区人员至上风处,并进行隔离,严格限制出入。切断火源。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器,穿消防防护服。尽可能切断泄漏源。合理通风,加速扩散。喷雾状水稀释、溶解。构筑围堤或挖坑收容产生的大量废水。如有可能,将漏出气用排风机送至空旷地方或装设适当喷头烧掉。也可以将漏气的容器移至空旷处,注意通风。漏气容器要妥善处理,修复、检验后再用。

废弃

处置前应参阅国家和地方有关法规。建议用焚烧法处置。

法规

化学危险物品安全管理条例(1987年2月17日国务院发布),化学危险物品安全管理条例实施细则(化劳发[1992]677号),工作场所安全使用化学品规定([1996]劳部发423号)等法规,针对化学危险品的安全使用、生产、储存、运输、装卸等方面均作了相应规定;常用危险化学品的分类及标志(GB13690-92)将该物质划为第2.1类易燃气体。

 
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