安徽標準氣體公司 工業氣體中甲烷是如何產生的呢?
日常生活中大家談論起甲烷,也許大多都會將其與沼氣劃上等號。誠然,甲烷是沼氣的最主要成分,但是后者還包括有二氧化碳、氮氣、氫氣、氧氣及硫化氫等氣體,因此并不能簡單地將甲烷等同于沼氣。同樣地,天然氣或煤氣雖然也主要由甲烷組成,但同時還包含其他多種體。
甲烷化學式為CH4,是最簡單的有機物。也是一種很重要的燃料,是天然氣的主要成分。甲烷分子為四面體結構,四個鍵的鍵長相同鍵角相等。在標準壓力的室溫環境中,甲烷無色、無味,并且甲烷也可作為化工原料,廣泛應用于氫氣、一氧化碳、乙炔及甲醛等的制造。在一大氣壓力的環境中,甲烷的沸點是?161 °C。空氣中的瓦斯含量只要超過5%~15%就十分易燃。液化的甲烷不會燃燒,除非在高壓的環境中(通常是4~5大氣壓力)。中國國家標準規定,甲烷氣瓶為棕色,白字。
說到人類對于甲烷最早的發現,那自非我們勤勞智慧的中華民族莫屬。我國西周時期(前1046年-前771年)成書的《易經》在談到一些自然界發生的現象時就說:“象曰:澤中有火。’”這里的“澤”就是沼澤。而“火井”則是我國古代人們給天然氣井的形象命名。不過由于技術與認識的局限,古代的中國人并沒有將甲烷與天然氣區分開來進行單獨的研究。直到18世紀,甲烷才被歐洲的科學家們進行了科學的研究。1790年英國醫生奧斯汀研究發現甲烷燃燒生成水和二氧化碳,從而確定甲烷是碳和氫的化合物。在隨后的漫長歲月里,通過一代代化學家不懈的努力,人類對于甲烷的認識逐漸清晰。1874年,范霍夫提出了甲烷的四面體假說:即甲烷分子中,碳原子位于正四面體的中心,連接氫原子的四個鍵伸向四面體的四個頂點。在此之后,隨著化學鍵概念以及量子化學的先后誕生,人類對于甲烷分子構型的理論解釋才日漸完善。
甲烷鋼瓶
甲烷瓶
前面已經提到,甲烷是天然氣的最主要成分,作為一種清潔能源得到了廣泛的普及使用。隨便試想一下:當你饑腸轆轆回家后打開燃氣灶卻發現家里斷氣無法生火做飯只能挨餓,當你有急事外出好不容易攔到一輛的士但是司機卻告訴你的士就快沒氣了不能載客……是不是忽然才發現甲烷原來在我們的生活中扮演著如此重要的角色?然而,甲烷對于人類的重要性絕不僅是燃料二字可以囊括的。
也許為許多人所不知的是,甲烷也是一種主要的溫室氣體,并且是使人類造成全球氣候變暖的第二大溫室氣體。根據相關機構的研究,以單位分子數而言,甲烷的溫室效應要比二氧化碳大上25倍。而最新的計算方式甚至得出甲烷的溫室效應比二氧化碳強72倍。在全球氣候持續變暖的大環境下,當你知道了甲烷的這一屬性后,是否對這一小小的氣體也陡增了一絲絲復雜的情感呢?
甲烷的產生,除了來自大自然,如海洋、永凍層和一些濕地外,人類的活動是其最大的來源。導致甲烷排放的主要人類活動為畜牧業和生質燃燒(在開墾土地或改變土地用途時燃燒土地上的草木)。據專家報告,全球的牛、羊等反芻動物每年至少產生了8千萬噸的甲烷,不僅加速了氣候暖化進程,而且還導致了飼料中營養和能量的損失。值得關注的是,大自然和家畜所排放的甲烷都是經由一類微生物的代謝活動所產生,那就是甲烷菌。
甲烷菌是一類嚴格厭氧的古細菌,在自然界中分布極為廣泛:海底沉積物、河湖淤泥、沼澤地、水稻田、反芻動物瘤胃、以及人和動物的腸道,甚至是植物體內都有甲烷菌的存在。自然界中的甲烷菌通過降解有機廢物產生甲烷,而反芻動物瘤胃中甲烷菌的甲烷生產也在相當程度上促進了纖維飼料的消化分解。事實上,反芻動物瘤胃中產生的甲烷是通過噯氣從嘴部排放的,并不是像插圖中描繪的那樣(當然插圖的重點在于夸張的喜劇效果),而人和動物排放的甲烷則確實是由后腸道的甲烷菌所產生的。
甲烷
甲烷的注意事項
運輸注意事項:采用鋼瓶運輸時必須戴好鋼瓶上的安全帽。鋼瓶一般平放,并應將瓶口朝同一方向,不可交叉;高度不得超過車輛的防護欄板,并用三角木墊卡牢,防止滾動。運輸時運輸車輛應配備相應品種和數量的消防器材。裝運該物品的車輛排氣管必須配備阻火裝置,禁止使用易產生火花的機械設備和工具裝卸。嚴禁與氧化劑等混裝混運。夏季應早晚運輸,防止日光曝曬。中途停留時應遠離火種、熱源。公路運輸時要按規定路線行駛,勿在居民區和人口稠密區停留。鐵路運輸時要禁止溜放。
儲存于陰涼、通風的庫房。遠離火種、熱源。庫溫不宜超過30℃。應與氧化劑等分開存放,切忌混儲。采用防爆型照明、通風設施。禁止使用易產生火花的機械設備和工具。儲區應備有泄漏應急處理設備。
工程控制:生產過程密閉,全面通風。
其它有害作用:該物質對環境可能有危害,對魚類和水體要給予特別注意。還應特別注意對地表水、土壤、大氣和飲用水的污染。
密閉操作,全面通風。操作人員必須經過專門培訓,嚴格遵守操作規程。遠離火種、熱源,工作場所嚴禁吸煙。使用防爆型的通風系統和設備。防止氣體泄漏到工作場所空氣中。避免與氧化劑接觸。在傳送過程中,鋼瓶和容器必須接地和跨接,防止產生靜電。搬運時輕裝輕卸,防止鋼瓶及附件破損。配備相應品種和數量的消防器材及泄漏應急處理設備。
甲烷雖然聞不到看不見摸不著,但在我們人類的生存及生活中卻發揮著相當重大的作用。為了保證人類的可持續發展,如何減少甲烷排放并對其加以充分利用,已經成為許多國家及機構的工作與研究重點。
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