天然气的主要成分——甲烷_你了解多少？

　　天然气是指自然界中天然存在的一切气体，包括大气圈、水圈、和岩石圈中各种自然过程形成的气体（包括油田气、气田气、泥火山气、煤层气和生物生成气等）。

　　天然气主要由甲烷(85%)和少量乙烷(9%)、丙烷(3%)、氮(2%)和丁烷(1%)组成。又称“沼气”。

甲烷到底是什么？

甲烷在自然界的分布很广，甲烷是Z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Z小（含氢量Z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Z简单的烃，由一个碳和四个氢原子通过sp3杂化的方式组成。

甲烷主要的来源

　　1.有机废物的分解

　　2.天然源头（如沼泽）：23%。

　　3.从化石燃料中提取：20%。

　　4.动物（如牛）的消化过程：17%。

　　5.稻田之中的细菌：12%。

　　6.生物物质缺氧加热或燃烧。

　　据德国核物理研究所的科学家经过试验发现，植物和落叶都产生甲烷，而生成量随着温度和日照的增强而增加。另外，植物产生的甲烷是腐烂植物的10到100倍。他们经过估算认为，植物每年产生的甲烷占到世界甲烷生成量的10%到30%。

形成水合物-可燃冰

　　甲烷可以形成笼状的水合物，甲烷被包裹在“笼”里。也就是我们常说的可燃冰。它是在一定条件（合适的温度、压力、气体饱和度、水的盐度、PH值等）下由水和天然气在中高压和低温条件下混合时组成的类冰的、非化学计量的、笼形结晶化合物（碳的电负性较大，在高压下能吸引与之相近的氢原子形成氢键，构成笼状结构）。

　　可燃冰主要储存于海底或寒冷地区的冻土带，比较难以寻找和勘探。新研制的灵敏度极高的仪器，可以实地即时测出海底土壤、岩石中各种超微量甲烷、乙烷、丙烷及氢气的精确含量，由此判断出可燃冰资源存在与否和资源量等各种指标。

　　甲烷含量超过99%的天然气水合物又称为甲烷水合物。

甲烷产生的温室效应

　　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，利用俄克拉何马州南大平原观测站十年来获得的对地球大气的综合观测数据，首次直接证明了甲烷导致地球表面温室效应不断增加。 

　　研究人员称，21世纪初，大气中甲烷的浓度停滞不前，温室效应也遵循同样的模式；但从2007年开始，甲烷浓度开始上升的同时，其导致的温室效应也水涨船高。

甲烷的主要应用

　　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℃。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）。ZG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。 

　　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。　

甲烷安全性

　　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。

　　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。 

毒理学资料

　　毒性

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Z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。

　　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ZL 

急性甲烷中毒无特 效 药，可按缺氧的处理原则进行对症ZL，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 啡和类药物有YZ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FZ可能出现的脑水肿，必要时作高压氧ZL。

　　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。 

　　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）。

注意事项

　　运输

　　包装方法：钢质气瓶。

　　运输注意事项：采用钢瓶运输时必须戴好钢瓶上的安全帽。钢瓶一般平放，并应将瓶口朝同一方向，不可交叉；高度不得超过车辆的防护栏板，并用三角木垫卡牢，防止滚动。运输时运输车辆应配备相应品种和数量的消防器材。装运该物品的车辆排气管必须配备阻火装置，禁止使用易产生火花的机械设备和工具装卸。严禁与氧化剂等混装混运。夏季应早晚运输，防止日光曝晒。中途停留时应远离火种、热源。公路运输时要按规定路线行驶，勿在居民区和人口稠密区停留。铁路运输时要禁止溜放。

　　储存

　　储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。库温不宜超过30℃。应与氧化剂等分开存放，切忌混储。采用防爆型照明、通风设施。禁止使用易产生火花的机械设备和工具。储区应备有泄漏应急处理设备。

　　工程控制：生产过程密闭，全面通风。

　　其它有害作用：该物质对环境可能有危害，对鱼类和水体要给予特别注意。还应特别注意对地表水、土壤、大气和饮用水的污染。

　　操作

　　密闭操作，全面通风。操作人员必须经过专门培训，严格遵守操作规程。远离火种、热源，工作场所严禁吸烟。使用防爆型的通风系统和设备。防止气体泄漏到工作场所空气中。避免与氧化剂接触。在传送过程中，钢瓶和容器必须接地和跨接，防止产生静电。搬运时轻装轻卸，防止钢瓶及附件破损。配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备。

　　身体保护

　　呼吸系统防护：一般不需要特殊防护，但建议特殊情况下，佩带自吸过滤式防毒面具（半面罩）。

　　眼睛防护：一般不需要特别防护，高浓度接触时可戴安全防护眼镜。

　　身体防护：穿防静电工作服。

　　手防护：戴一般作业防护手套。

　　其它：工作现场严禁吸烟。避免长期反复接触。进入罐、限制性空间或其它高浓度区作业，须有人监护。

　　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。