甲烷（CH₄）特性、应用及安全指南
1. 基本性质
| 特性 | 参数 |
|---|---|
| 化学式 | CH₄ |
| 分子量 | 16.04 g/mol |
| 密度 | 0.717 kg/m³（比空气轻） |
| 沸点 | -161.5°C |
| 爆炸极限 | 4.4%~17%（空气中） |
| 温室效应 | GWP=25（100年尺度，CO₂=1） |
2. 主要应用领域
| 应用领域 | 具体用途 | 技术要点 |
|---|---|---|
| 能源 | 天然气主要成分（占比70-95%） | 热值55.5 MJ/kg |
| 化工 | 制氢、合成氨、甲醇生产 | 蒸汽重整反应（CH₄+H₂O→H₂+CO） |
| 环保监测 | 温室气体排放检测 | 红外吸收法（3.3μm波段） |
| 科研 | 可燃气体传感器校准 | 1%CH₄/空气标准气 |
| 新能源 | 沼气发电、可燃冰开采 | 需脱硫处理（H₂S<20ppm） |
3. 标准气体配置
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常见混合气：
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CH₄/N₂：可燃气体报警仪校准（如2.5%CH₄，对应50%LEL）
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CH₄/CO₂：沼气成分分析（60%CH₄+40%CO₂）
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CH₄/He：气相色谱载气
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纯度等级：
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普通级：≥99.9%（工业燃料）
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高纯级：≥99.99%（色谱分析）
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超纯级：≥99.999%（半导体工艺）
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4. 安全规范
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爆炸防护：
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工作场所CH₄浓度需<1%LEL（即<0.044%）
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使用防爆电器（ATEX认证）
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泄漏检测：
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催化燃烧式传感器（0-100%LEL）
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红外激光检测（可遥测）
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应急处理：
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切断气源+强制通风（禁止启闭电器）
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灭火使用干粉/CO₂灭火器（禁止用水）
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5. 储运要求
| 项目 | 规范 |
|---|---|
| 储存容器 | 专用钢瓶（红色标识） |
| 充装压力 | ≤20MPa（常温） |
| 运输分类 | UN1971，Class 2.1危险品 |
| 泄漏处置 | 喷雾水雾稀释（防静电） |
6. 检测方法对比
| 方法 | 检测范围 | 优点 | 缺点 |
|---|---|---|---|
| 催化燃烧式 | 0-100%LEL | 成本低，响应快 | 易中毒（硅化物） |
| 红外吸收式 | 0-100%体积浓度 | 不受中毒影响，精度高 | 设备昂贵 |
| 激光光谱 | ppb级-100% | 可遥测，响应快 | 受水汽干扰 |
7. 常见问题
Q1：煤矿瓦斯爆炸的CH₄浓度？
A1：最危险浓度9.5%（爆炸威力最大），安全规程要求井下CH₄<1%。
Q2：如何区分生物甲烷与化石甲烷？
A2：通过碳同位素分析（δ¹³C）：
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生物甲烷：-60‰~-50‰
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化石甲烷：-40‰~-30‰
Q3：家用天然气为何要加臭？
A3：添加乙硫醇（0.5ppm即可嗅到），因纯CH₄无色无味。
8. 环保影响
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全球排放源：
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自然源：湿地（30%）、白蚁（5%）
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人为源：畜牧业（25%）、油气泄漏（20%）
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减排技术：
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火炬燃烧（转化CO₂）
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VOCs回收（活性炭吸附）
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如需CH₄标准气体（如5%CH₄/空气爆炸极限测试气），请提供：
① 浓度范围 ② 平衡气类型 ③ 用途（检测/校准/研究）
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