甲烷燃燒10篇
甲烷燃燒(1)
A Mercury-Catalyzed, High-Yield System for the Oxidation of Methane to Methanol
Roy A. Periana1, Douglas J. Taube1, Eric R. Evitt1, Daniel G. L?ffler1, Paul R. Wentrcek1, George Voss1, Toshihiko Masuda1
Abstract
A homogeneous system for the selective, catalytic oxidation of methane to methanol via methyl bisulfate is reported. The net reaction catalyzed by mercuric ions, Hg(II), is the oxidation of methane by concentrated sulfuric acid to produce methyl bisulfate, water, and sulfur dioxide. The reaction is efficient. At a methane conversion of 50 percent, 85 percent selectivity to methyl bisulfate (～43 percent yield; the major side product is carbon dioxide) was achieved at a molar productivity of 10–7?mole per cubic centimeter per second and Hg(II) turnover frequency of 10–3per second. Separate hydrolysis of methyl bisulfate and reoxidation of the sulfur dioxide with air provides a potentially practical scheme for the oxidation of methane to methanol with molecular oxygen. The primary steps of the Hg(II)-catalyzed reaction were individually examined and the essential elements of the mechanism were identified. The Hg(II) ion reacts with methane by an electrophilic displacement mechanism to produce an observable species, CH3HgOSO3H, 1. Under the reaction conditions, 1 readily decomposes to CH3OSO3H and the reduced mercurous species, Hg22+?The catalytic cycle is completed by the reoxidation of Hg22+?with H2SO4?to regenerate Hg(II) and byproducts SO2?and H2O. Thallium(III), palladium(II), and the cations of platinum and gold also oxidize methane to methyl bisulfate in sulfuric acid.
甲烷催化開始之前先用強氧化劑（N2O或者O3）對CuP/graphene進行氧化，得到含有Cu-O鍵的O-CuP/graphene。反應得到的O-CuP/graphene有很到的活性。在催化甲烷的過程中，只需要兩步來完成，首先甲烷中C-H的均裂得HO-CuP/graphene和 ?CH3，在這一步中，C-H的斷裂只需要1.33 kJ/mol，這相比較其他催化劑催化這一步的所需的能量是非常低的。第二步是?CH3和OH在Cu原子上結合，這一步的能壘是0.29 kJ/mol。而最難的一步，甲醇從CuP/graphene中脫附也只需要31.76 kJ/mol。所以作者認為甲烷到甲醇的催化反應在溫和條件下是可以發生的。
至于為什么在O-CuP/graphene存在的情況下，C-H鍵的斷裂只需要跨過非常低的能壘，要知道，C-H鍵活化在催化反應中是非常困難的。作者分析發現，在O-CuP/graphene中O原子上回富集大量的電子，O原子上的電子會攻擊C-H鍵，形成相對穩定的HO-CuP/graphen結構，而O原子上富集的電子來自于石墨烯基底和卟啉環（大部分來自卟啉環）。在這個催化劑中石墨烯基底發揮了很大的作用，它可以提供/吸納電子到CuP表面，從而使Cu原子活化。
受這篇文章的啟發，我們也想制備出溫和條件下就有活性的催化劑，但是我們要與單原子催化的理念相結合，制備出更高效的催化劑。
文章中的催化效果高可能來源是卟啉環對金屬的作用以及石墨烯單層結構的給電子作用對金屬的影響。
初步的想法有兩個：1.設計基于卟啉的羧酸配體，以卟啉中心金屬分別為Fe、Co、Ni、Cu的配體與Zn離子在空間連接成網狀結構，通過改變配體的結構找到能夠在穩定的MOF，對合成的Zn-MOF進行高溫處理，使MOF結構中的Zn原子蒸發，得到含有過渡金屬的單原子催化劑。對得到的催化劑進行氧化（N2O或者O3）后，再進行后續的甲烷催化為甲醇的嘗試。2設計單層的片狀結構的催化劑，文獻報道，
一般認為，亞納米團簇比納米級粒子具有更好的催化活性或選擇性，從理論上講，負載型金屬催化劑分散的極限是金屬以單原子的形式均勻分布在載體上，這不僅是負載型金屬催化劑的理想狀態，而且也將催化科學帶入到一個更小的研究尺度——單原子催化。對于高負載量的金屬催化劑，在催化反應過程中只有極少數金屬活性組分起催化作用，相比較而言每個金屬原子都作為活性位的單原子催化在效率上以一當十，而傳統負載型金屬催化劑的金屬利用效率遠遠低于理想水平。特別是對于貴金屬來說，大劑量使用無疑增加了催化劑成本，不利于在工業生產中進行規模化應用。因此，為了最大限度地發揮貴金屬的催化效率，降低制造成本，制備單原子金屬催化劑成為研究者的首要選擇。
甲烷燃燒(2)
關于發布催化燃燒型甲烷測定器（報警儀、傳感器）、光干涉式甲烷測定器、粉塵
采樣器制造計量器具許可證
考核必備條件
國質檢量函［2008］190號
各省、自治區、直轄市及新疆生產建設兵團質量技術監督局：
為加強對催化燃燒型甲烷測定器（報警儀、傳感器）、光干涉式甲烷測定器、粉塵采樣器產品的質量監督管理工作，我局組織制定了“催化燃燒型甲烷測定器（報警儀、傳感器）制造計量器具許可證考核必備條件”、“光干涉式甲烷測定器制造計量器具許可證考核必備條件”和“粉塵采樣器制造計量器具許可證考核必備條件” （見附件），現予發布，自發布之日起施行。
?附件：1. 催化燃燒型甲烷測定器（報警儀、傳感器）制造計量器具許可證考核必備條件
???2. 光干涉式甲烷測定器制造計量器具許可證考核必備條件
????????3. 粉塵采樣器制造計量器具許可證考核必備條件
二○○八年四月七日
附件1：
催化燃燒型甲烷測定器（報警儀、傳感器）
制造計量器具許可證考核必備條件
一、適用范圍
本必備條件適用于對催化燃燒型甲烷測定器（報警儀、傳感器）生產企業的制造計量器具許可證考核、有效期滿后的復查以及日常監督檢查，是對《制造計量器具許可證考核規范》有關內容的補充。其他原理的甲烷測定器（報警儀、傳感器）可參照執行。
二、引用文獻
AQ6207-2007《便攜式載體催化甲烷檢測報警儀》
GB13486-2000《便攜式熱催化甲烷檢測報警儀》
JJG678-2007《催化燃燒式甲烷測定器》
AQ6203-2006《煤礦用載體催化式甲烷傳感器》
AQ6206-2006《煤礦用高低濃度甲烷傳感器》
JJF1161-2006《催化燃燒式甲烷測定器型式評價大綱》
使用本必備條件時，應注意使用上述文獻的現行有效版本。
三、生產設施
（一）生產設備。
1. 必須具備一條以上符合生產規模和裝配工藝要求的工序流水線，主要工序應有專人負責；
2. 應具備甲烷催化元件驗收檢測設備、電池驗收篩選檢測設備、穩定性試驗設備（應能實現連續15天自動加氣），這些關鍵設備的數量應與生產規模相適應；
3. 主要部件企業自己加工的，應具備主要部件的加工設備有：車床、銑床、沖壓機、鉆床等設備。設備有臺帳、維護保養記錄；部件的圖紙應完整、統一、規范；應有相關加工工藝過程卡片和工藝流程圖；應有關鍵工序規定及過程檢驗記錄；
主要部件外協加工的，應具有：合格供方的定期評價、質量檔案、采購控制清單。清單內容應明確規定質量和技術要求；應有工藝流程圖和關鍵工序規定；應有入廠質量驗收記錄和關鍵工序過程檢驗記錄，記錄數量應與生產、入庫數量一致；
主要部件自己加工的和主要部件外協加工的企業都必須具備相應的質量管理文件和各工序質量檢測實施記錄資料。
（二）工藝裝備和模具。
對主要部件（催化元件）自己加工的企業，應具有：元件配對設備；加工專用件的模具；加工專用金屬件的胎具；組裝的專用夾具；
對主要部件外協加工的企業，應具有：組裝的專用夾具。
（三）檢測設備。
檢驗室應有空調和換氣裝置，檢測室的面積、檢測設備的數量應與生產規模相適應。主要檢測設備要求如下表：
（四）安全性能要求。
生產企業的產品須取得國家授權機構的“防爆檢驗合格證”， 其生產圖紙須有對應機構的備案印章，技術文件修改必須到相關機構備案。
型式評價的樣機提供方式應符合JJF1161-2006《催化燃燒式甲烷測定器型式評價大綱》中5.2條的要求。
四、技術人員
（一）至少有3名電子或相關專業的工程師以上或大專以上工作7年的技術人員，其中至少有1名熟悉礦山安全法規和防爆專業技術的人員；技術人員應有勞動部門蓋章的勞動合同，退休人員應有勞動協議；
（二）至少有2名按JJG678-2007培訓合格的檢測人員；
（三）至少有2名經過防爆專業培訓合格的人員。
附件2：
光干涉式甲烷測定器制造計量器具
許可證考核必備條件
一、適用范圍
本必備條件適用于對光干涉式甲烷測定器生產企業的制造計量器具許可證考核、有效期滿后的復查以及日常監督檢查，是對《制造計量器具許可證考核規范》有關內容的補充。
二、引用文獻
MT28—2005 《光干涉式甲烷測定器》
JJG677-2006《光干涉式甲烷測定器》
JJF1163-2006《光干涉式甲烷測定器型式評價大綱》
使用本必備條件時，應注意使用上述文獻的現行有效版本。
三、生產設施
（一）生產設備。
1. 必須具備一條以上符合生產規模和裝配工藝要求的工序流水線；主要工序應有專人負責；
2. 主要部件企業自己加工的，應具備主要部件的加工設備有：車床、銑床、研磨機、滾圓機、沖壓機、鉆床、磨邊機等設備。設備有臺帳、維護保養記錄；部件的圖紙應完整、統一、規范；應有相關加工工藝過程卡片和工藝流程圖；應有關鍵工序規定及過程檢驗記錄；
主要部件外協加工的，應具有：合格供方的定期評價、質量檔案、采購控制清單。清單內容應明確規定質量和技術要求；應有工藝流程圖和關鍵工序規定；應有入廠質量驗收記錄和關鍵工序過程檢驗記錄；記錄數量應與生產、入庫數量一致；
主要部件自己加工的和主要部件外協加工的企業都必須具備相應的質量管理文件和各工序質量檢測實施記錄資料。
（二）工藝裝備和模具。
對主要部件自己加工的企業，應具有：加工組裝光學組件的專用夾具；加工外殼及專用件的模具；加工專用金屬件的胎具；組裝的專用夾具。
對主要部件外協加工的企業，應具有：組裝光學組件的專用夾具；
（三）檢測設備。
檢驗室應有空調和換氣裝置，檢測室的面積、檢測設備的數量應與生產規模相適應。主要檢測設備要求如下表：
（四）安全性能要求。
生產企業的產品須取得國家授權機構的“防爆檢驗合格證”， 其生產圖紙須有對應機構的備案印章，技術文件修改必須到相關機構備案。
型式評價的樣機提供方式應符合JJF1163-2006《光干涉式甲烷測定器型式評價大綱》中5.2條的要求。
四、技術人員
（一）至少有2名電子或相關專業的工程師以上或大專以上工作7年的相關專業的技術人員，其中至少有1名熟悉礦山安全法規和防爆專業技術的人員；技術人員應有勞動部門蓋章的勞動合同，退休人員應有勞動協議；
（二）至少有2名按JJG677-2006培訓合格的檢測人員；
（三）至少有2名經過防爆專業培訓合格的人員。
附件3：
粉塵采樣器制造計量器具許可證考核必備條件
一、適用范圍
本必備條件適用于對粉塵采樣器生產企業的制造計量器具許可證考核、有效期滿后的復查以及日常監督檢查，是對《制造計量器具許可證考核規范》有關內容的補充。
二、引用文獻
MT162-1995 《粉塵采樣器通用技術條件》
JJG520-2005《粉塵采樣器》
JJF1162-2006《粉塵采樣器型式評價大綱》
使用本必備條件時，應注意使用上述文獻的現行有效版本。
三、生產設施
（一）生產設備。
1. 必須具備一條以上符合生產規模和裝配工藝要求的工序流水線；主要工序應有專人負責；
2. 應具備氣泵、流量計檢測設備、電池驗收篩選檢測設備，這些關鍵設備的數量應與生產規模相適應；
3. 主要部件（氣泵、流量計 ）企業自己加工的，應具備主要部件的加工設備有：車床、銑床、鉆床等設備。設備有臺帳、維護保養記錄；部件的圖紙應完整、統一、規范；應有相關加工工藝過程卡片和工藝流程圖；應有關鍵工序規定及過程檢驗記錄；
主要部件（氣泵、流量計 ）外協加工的企業，應有：合格供方的定期評價、質量檔案、采購控制清單。清單內容應明確規定質量和技術要求；應有工藝流程圖和關鍵工序規定；應有入廠質量驗收記錄和關鍵工序過程檢驗記錄；記錄數量應與生產、入庫數量一致；
主要部件自己加工的和主要部件外協加工的企業都必須具備相應的質量管理文件和各工序質量檢測實施記錄資料。
（二）工藝裝備和模具。
對主要部件（氣泵、流量計）自己加工的企業，應有：加工專用件的模具；加工專用金屬件的胎具；組裝的專用夾具；
對主要部件外協加工的企業，應有：組裝的專用夾具。
（三）檢測設備。
檢驗室應有空調，檢測室的面積、環境條件、檢測設備的數量應與生產規模相適應。主要檢測設備要求如下表：
（四）安全性能要求。
生產企業的產品須取得國家授權機構的“防爆檢驗合格證”， 其生產圖紙須有對應機構的備案印章，技術文件修改必須到相關機構備案。
型式評價的樣機提供方式應符合JJF1162-2006《粉塵采樣器型式評價大綱》中5.2條的要求。
四、技術人員
（一）至少有3名電子或相關專業的工程師以上或大專以上工作7年的技術人員，其中至少有1名熟悉礦山安全法規和防爆專業技術的人員；技術人員應有勞動部門蓋章的勞動合同，退休人員應有勞動協議；
（二）至少有2名按JJG520-2005培訓合格的檢測人員；
（三）防爆型粉塵采樣器的生產企業至少有2名經過防爆專業培訓合格的人員。
主題詞：計量 許可證 考核 通知
抄送：辦公廳、計量司，存檔（2）。
國家質檢總局辦公廳 2008年4月9日印發
錄入：王曉川 校對：朱美娜
甲烷燃燒(3)
催化燃燒式甲烷測定器檢定裝置操作程序
1、首先對被檢儀器的外觀及通電進行檢查，儀器的結構性能必須符合相應技術要求，如儀器各類標志、防爆要求、指示器的分辨率等。
2、儀器校準：檢定前，被檢儀器、檢定用氣體標準物質及配套設備應在檢定環境下放置12小時左右。然后接通電源，按照產品要求選擇校準點校準儀器。
3、基本誤差檢定：按產品說明書規定的氣體流量，分別通入0.5%、1.5%、3.0%的氣體標準物質，每次讀取儀器穩定示值，每點作3次，取其算術平均值作為各點儀器示值。
4、響應時間：按校準時的流量通入標準規定濃度的氣體，記錄儀器示值達到穩定示值90%處的時間，共做3次，其值應不超過20s。
5、儀器的漂移檢定：連續工作的儀器，連續工作8小時，每2小時分別通入清潔空氣和3%甲烷的氣體物質，記錄各次測量的零點及3%甲烷的示值。共做5次。儀器的零點漂移用5次的零點測量值之間的最大偏差表示，零點漂移不應超過±0.1%甲烷、量程漂移不應超過±0.2%甲烷。
6、 報警誤差的檢定：用1%的氣體標準物質校準報警點。選用含量約為報警點1.5倍的氣體標準物質通入儀器，讀取報警值。重復操作3次，取其算術平均值為儀器報警點。報警值與報警設定值之差為報警誤差。
7、 報警聲強度及信號：將聲級計置于儀器報警聲響器軸心正前方0.5m處，測量4次，取其后三次的平均值作為報警聲強度。報警光信號在黑暗的環境中20m處觀察應清晰可見。
注意事項
1、配套裝置不使用時，高壓氣瓶瓶閥、減壓器、截止閥和流量計調節閥應全部置于關閉位置。定期檢查高壓氣瓶與減壓器、連接銅管與減壓器接口和配套裝置后面板的對應接口，并確保無漏氣。
2、標準氣體管理：必須由專人專管，標準氣體氣瓶的擺放相互間距離不得小于30mm，并要保持良好的排氣（通風）系統做好尾氣的處理。標準氣體在使用過程中如果氣瓶內的壓力小于0.5Mpa時應停止使用。
甲烷燃燒(4)
第一節 甲烷 (2課時)
[教學目的]
1、了解有機化合物種類繁多的本質原因。
2、掌握甲烷的結構和性質（重點）。
3、掌握取代反應的概念與特點（重點）。
4、了解甲烷的實驗室制法。
[教學過程]
有機化合物由來：
人類從動物、植物等生物中取得糖類、淀粉、蛋白質、油脂、纖維素、染料等化合物，由于這類化合物從動植物有機體中取得，因此稱有機化合物。
1828年德國化學家維勒將無機物直接轉變為有機物尿素
NH4Cl + AgCNO AgCl↓+ NH4CNO NH4CNO CO(NH2)2
現在的有機化合物的定義已失去原來的意義。
有機化學的定義：
化學科學的一個分支，研究碳氫化合物及其衍生物的化學，即研究它們的結構、性質、合成方法、應用及它們之間相互轉變和內在的聯系。
有機化合物
1、有機化合物的定義：
含C的化合物叫做有機化合物（有機物中通常還含有H、O、N、S、P、鹵素等元素）。
但像CO、CO2、H2CO3、CaCO3、NaHCO3、SiC、CaC2、KCN、KSCN等它們的組成和性質與無機化合物相似，所以仍稱無機化合物。
[思考]碳最外層電子數？碳原子彼此之間可能的連接方式？
(以兩個碳原子之間、叁個碳原子之間可能的連接方式為例說明)引出以下結論
2、有機化合物種類繁多的原因（C是形成化合物種類最多的元素）
（1）碳原子最外層電子數為4，可以形成四個共價鍵(碳與其它原子、碳與碳原子，而且碳與碳原子間可形成單鍵、雙鍵、三鍵)。
（2）碳原子間彼此連接方式較多，且可以形成長鏈（或環）。
3、有機化合物的特點（簡介）
（1）大多數有機物難溶于水，易溶于汽油、酒精、苯等有機溶劑。
（2）絕大多數有機物受熱容易分解，且容易燃燒。
（3）絕大多數有機物是非電解質，不易導電，熔點低。
（4）絕大多數有機反應慢，且副反應多(反應式中一般只用箭頭而不用等號表示)。
（5）有機物種類繁多。
烴的定義：僅含碳和氫兩種元素的有機物稱碳氫化合物，簡稱烴。
[投影練習]：下列物質中屬于烴的是( )，其中最簡單的烴是( )
（1）H2S （2）C2H2 （3）CH3Cl （4）C2H5OH （5）CH4
（6）H2 （7）金剛石 （8）CH3COOH （9）CO2 （10）C2H4
甲烷是最簡單的烴（或碳氫化合物）。
[板書] 第一節 甲烷
一、甲烷的存在和結構
沼氣池中產生的沼氣(池塘中的氣泡)
存在 煤礦的坑道產生的氣體的主要成分(瓦斯爆炸)
天然氣(體積分數80% ~ 97%)
甲烷的結構：正四面體 鍵角109028′
[模型展示] 球棍模型（表示分子里各原子的相對位置）與比例模型（大體表示原子的體積比）
[投影]：分子結構的幾種表示方法：
電子式
平面表示
結構式
立體幾何形狀模型
球棍模型 立體表示
比例模型
二、甲烷的物理性質：
甲烷是無色無味、極難溶于水的氣體，密度約為空氣的一半(標況下0.717g/L)。
三、甲烷的化學性質
[實驗演示]：甲烷通入酸性KMnO4溶液、溴水中觀察現象。
通常情況下，甲烷比較穩定，跟強酸，強堿或強氧化劑等一般不反應。
1、甲烷的氧化反應
CH4+2O2 CO2+2H2O（液） △H＜0
[思考]：如何檢驗甲烷的純度？家庭正確使用沼氣為何不爆炸？如何證明甲烷中含C、H元素？
甲烷的爆炸極限：體積分數5%~15%
[例1] 瓦斯爆炸通常是含甲烷5%~15%的空氣遇到明火所致。請計算甲烷在空氣中體積分數為多大時發生的爆炸最強烈。
解：甲烷與氧氣的體積比為1:2時兩者恰好完全反應，此時爆炸最劇烈
設空氣為100L，其中含有氧氣21L，完全反應時需甲烷10.5L
CH4%== ==9.5%
[學生練習]：有3mL甲烷與CO的混合氣體，完全燃燒時恰好用去3mLO2，則此混合氣體中甲烷與CO的體積比為 （ B ）
A.1:1 B.1:2 C.2:1 D.任意比
2、甲烷的取代反應
定義：有機物分子里的某些原子或原子團被其它原子或原子團所代替的反應叫做取代反應。
CH4 + Cl2 CH3Cl（氣）+ HCl
CH3Cl + Cl2 CH2Cl2（液）+ HCl
CH2Cl2 + Cl2 CHCl3（液）+ HCl
CHCl3 + Cl2 CCl4（液）+ HCl
[思考]：取代反應與置換反應有何不同？
在CH4與Cl2的取代反應中，哪一種產物最多？1molCl2能取代出CH4中多少氫原子？產生的HCl如何進行回收利用？
[學生練習]：寫出甲烷與溴蒸氣在光照條件下進行反應的方程式。
[學生練習]：1molCH4與Cl2發生取代反應，待反應完成后測得四種取代產物的物質的量相等，則消耗的Cl2的物質的量為(mol) （ C ）
A.0.50 B.2.0 C.2.5 D.1.25
[例2] 將一盛滿甲烷和氯氣混和氣體的試管，倒置于盛有飽和食鹽水的水槽中，在光亮的地方發生反應，能觀察到哪些現象？
答案：①試管中氣體的黃綠色變淺
②試管壁上有油狀液滴產生
③試管內水面上升（生成HCl易溶于水）
④水槽內有白色晶體析出（HCl溶于水，破壞溶解平衡 NaCl(s) Na++Cl—）
3、甲烷的受熱分解
CH4 C + 2H2
[學生練習]： CH4在高溫下完全分解為乙炔（C2H2）和H2，則所得混合氣體的密度是相同條件下H2密度的 倍。 [M(混合氣)=8g/mol，是H2的4倍。]
三、甲烷的實驗室制法（簡介）
①藥品：無水醋酸鈉和堿石灰（體積比為1:3）
②反應原理
CH3COONa + NaOH Na2CO3 + CH4↑
③發生裝置：與制O2、NH3裝置相同
④收集方法：排水法或向下排空氣法
[學生練習] 將20毫升0.1mol/LNaOH溶液與10毫升0.1mol/L醋酸混合，待完全反應后將溶液蒸干并強熱，最后得到的固體是 （ D ）
A.NaOH B.NaOH和CH3COONa C.CH3COONa D.Na2CO3
[例3] A鹽與堿石灰相混，攪拌時產生一種氣體B，把混合物強熱又放出另一種氣體C，已知相同條件下B與C的密度幾乎相同。在余下的殘渣中加入鹽酸，又有氣體D放出。D與淡黃色的固體反應可得到氣體E。推導以上各種物質的化學式，并寫出各步反應的化學方程式。
A CH3COONH4 B NH3 C CH4 D CO2 E O2
[課后作業]
1．寫出三溴甲烷在光照條件下與溴蒸氣反應的化學方程式，并指明反應類型。
2.CH4和O2的混合氣體共57mL，點火爆炸后(O2過量)剩余23mL氣體(均在常溫常壓下測定)。求原混合氣體中CH4的體積分數。(29.8%)
3.CH4在高溫下能分解為乙炔（C2H2）和H2，若最后所得的混合氣體的密度是相同條件下氦氣密度的2.5倍，求甲烷的分解率。(60%)
[學生課后思考題]
1．完成下列方程式
CH3CH2COONa + NaOH
2．將一定量的甲烷、氧氣和過氧化鈉置于一密閉容器中，在1500C時用電火花引發反應，最后三種物質恰好完全反應，且此時容器內氣體的壓強為0，求容器中原來各種物質的物質的量之比。
(1:2:6)
第二節 烷烴 (4課時)
[教學目的]
1、掌握烷烴的結構和性質的特點。
2、掌握同系物與同分異構體的概念及相互間的聯系與區別(重點)。
3、掌握常見烷烴的同分異構體的書寫方法(重點)。
4、掌握烷烴的系統命名法(重點)。
[教學過程]
一、烷烴
烷烴的定義：
碳原子之間以碳碳單鍵結合成鏈狀，碳的剩余價鍵全部跟氫原子相結合，具有這種結構的烴叫做飽和烴或烷烴。
烷烴的通式：CnH2n+2
(示例說明結構式與結構簡式的差別)
[學生練習]
以下物質屬于烷烴的是
A.C5H12 B.C2H2 C.C10H21Cl D.C(CH3)4
烷烴的通性(與甲烷相似)：
(含4個碳及含4個碳以下的烷烴在室溫下呈氣態)
通常情況下，烷烴比較穩定，跟強酸，強堿或強氧化劑等一般不反應，但其氫原子在一定條件下能發生取代反應。
[學生練習]
寫出乙烷(C2H6)在光照條件下與Cl2反應的方程式。
寫出乙烷(C2H6)在空氣中完全燃燒的方程式。
燃燒相同物質的量的下列烴，產生的水的質量最多的是 （ D ）
A.CH4 B.C2H6 C.C2H2 D.C5H12
燃燒相同質量的下列烴，產生的水的質量最多的是 （ A ）
A.CH4 B.C2H6 C.C2H2 D.C5H12
歸納：烴燃燒后產生水的質量的多少，由烴中H元素的量決定。
如果烴的質量相同，則由烴分子中H元素的質量分數決定(比較H與C的個數比)。
二．同系物
定義：
結構相似，在分子組成上相差一個或若干個CH2原子團的物質互相稱為同系物。
同系物必須滿足的條件：
①結構相似(指分子中鍵的類型、原子團的組成與結構等)
②符合同一個通式，但通式中n的值不能相同(即必須差一個或幾個CH2原子團)
[學生練習]
下列物質相互間屬于同系物的是
A.CH4 B.C2H2 C.(CH3)2CHCH3 D.C(CH3)4 E.C6H6
[概念辨析]
分子組成符合同一個通式的物質，一定是同系物。
結構相似的物質一定是同系物。
[學生分析]
同系物的化學性質與物理性質的遞變規律(以烷烴為例)。
[學生練習]
室溫下，兩種氣態烷烴的混合物對H2的相對密度為11.5，求該混合物可能的組成中各種烴的化學式和體積分數。
分析：氣體混合物的平均式量為23，烴中式量小于23的只有甲烷，所以混合物中一定有CH4
可能的組成為 CH450%、C2H650%；CH475%、C3H825%；CH483.3%、C4H1016.7%。
三、同分異構現象與同分異構體
[學生閱讀P121~P122，并總結]
同分異構現象：
化合物具有相同的分子式，但具有不同結構的現象，叫做同分異構現象。
同分異構體：
具有同分異構現象的化合物互稱為同分異構體。
有機物普遍存在同分異構體是有機物種類繁多的主要原因之一。
同分異構體的特點：
①分子式相同，即分子組成中元素的種類與原子的個數相同。
②結構不同，對烷烴來說是碳原子的連接順序不同。
③同分異構體的物理性質有差異，如沸點正戊烷＞異戊烷＞新戊烷。
同分異構體的化學性質是否相似，關鍵要看其結構是否相似。
[學生分析]
同分異構體是否可能是同系物。
相對分子質量相同的物質是否一定是同分異構體。(如C9H20和C10H8，相對分子質量都為128。)
尿素[CO(NH2)2]和氰酸銨[NH4OCN]是同分異構體嗎？為什么？
[概念辨析]
下列各組物質： A.金剛石和C60 B.16O和18O C.H2O和D2O D.正丁烷和(CH3)2CHCH3
E.C2H6和C20H42 F. 和 G. 和 (CH3)3CCH2CH3
屬于同位素的是 B 、屬于同系物的是 E 、屬于同分異構體的是 D 、屬于同素異形體的是 A 、屬于同種物質的分別是 F、G 。
同分異構體的書寫與數目的計算：
(1)常見烷烴的同分異構體的書寫
C4H10
C5H12
[學生總結]
同分異構體(CnH2n+2)書寫的方法：
①寫出碳鏈最長(即n個C)的分子的結構(即沒有支鏈的分子)
②寫出主鏈少一個碳(即n-1個C)的碳鏈的結構(把1個甲基作支鏈，但要注意結構的對稱性，防止重復、多寫，甲基不能連在1位C上)
③寫出主鏈少二個碳(即n-2個C)的碳鏈的結構(把2個甲基作支鏈，這2個甲基可連在同一個C上，也可連在不同的C上；或把1個乙基作支鏈，但只有主鏈在5個C或5個C以上的烷烴才能連有乙基，乙基不能在1、2位C上)
④依次類推
[學生練習]
寫出C6H14的同分異構體的結構簡式
(2)按一定要求書寫同分異構體
[學生練習]
①寫出C7H16的主鏈有5個C的同分異構體的結構簡式。
②某化合物的化學式為C5H11Cl，已知其分子中有兩個甲基、兩個“ ”、一個“ ”、一個氯原子，試寫出該化合物的同分異構體的結構簡式。
(3)常見烷烴的鹵代烴的同分異構體的數目
注意分析結構的對稱性，尋找“等效”的H：
同一個C上的H、同一C上所連甲基上的H、對稱C上所連的H。
[學生分析]
①下列烴中H原子的種類及一鹵代物的數目：
甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、異丁烷、新戊烷、立方烷(C8H8)、環丙烷
②分析乙烷與氯氣在光照條件下反應可能生成的鹵代烴的種類。
C2H5Cl、C2HCl5各1種，C2H2Cl4、C2H4Cl2各2種，C2H3Cl32種，C2Cl61種，共9種。
[學生歸納]
CnHaXb與CnHbXa的同分異構體的數目相同。
[學生練習]
①寫出C3H8的一氯代物(2種)與二氯代物(4種)的結構簡式，分析立方烷的(C8H8)一氯代物(1種)、二氯代物與三氯代物的種類(各3種)。
②某烴A的蒸氣的密度是同條件下H2的36倍，且已知A的一氯代物共有4種，試寫出A的結構簡式。 CH3CH2CH(CH3)2
③寫出C原子數在10或10以下的烷烴分子中，一鹵代烴僅一種的烴的結構簡式。
四、烷烴的命名----系統命名法
[學生閱讀P122~P123，并總結]
烷烴的命名法：
①找主鏈(以最長為原則)
②定起點(以取代基的位置最小為原則)
③依次命名(要能表示出取代基的位置、個數、名稱及主鏈的名稱，注意合并同類項，并由簡到繁)
[學生練習]
①命名下列烴
②寫出C6H14的主鏈只有4個碳的所有同分異構體的結構簡式和名稱。
③寫出C7H16的結構中含有3個甲基的所有同分異構體的結構簡式和名稱。
④寫出C8H18的主鏈只有5個碳的所有同分異構體的結構簡式和名稱。
甲烷燃燒(5)
目 錄
一、崗位說明書
二、生產原理
三、工藝流程
四、主要設備一覽表（見附圖）
五、工藝指標
六、系統開車程序
七、系統停車程序
八、不正常現象及處理措施
九、生產正常操作方法及注意事項
十、常見事故及處理措施
十一、崗位存在的主要危險因素辨識
十二、安全環保和職業衛生危害防護
十三、附圖、附表
一、崗位說明書
單位名稱：凈化車間甲烷化崗位
二、生產原理
2.1 主要物料性質
甲烷: 甲烷是無色、可燃和無毒的氣體。沸點為-161.49℃。甲烷對空氣的重量比是0.54，比空氣約輕一半。甲烷溶解度很少，在20℃、0.1千帕時，100單位體積的水，只能溶解3個單位體積的甲烷。
2.2 主反應原理和反應特點
1甲烷化反應機理
CO+3H2=CH4+H2O+206.16KJ
CO2+4H2=CH4+2H2O+165.08KJ
甲烷化反應是可逆、放熱、體積縮小的反應。
2甲烷化工藝條件的選擇
（1）溫度：溫度低對甲烷化反應平衡有利，但溫度過低，CO會與鎳生成羰基鎳，而且催化劑達不到起活溫度反應速度慢，催化劑不能充分發揮作用。提高溫度，可以加快甲烷化反應速度，但溫度太高對化學平衡不利，也會使催化劑超溫，活性降低。實際生產中，溫度低限應高于生成羰基鎳的溫度。J105觸媒的操作溫度一般控制在280℃—420℃。
（2）壓力：甲烷化反應是體積縮小的反應，提高壓力有利于化學平衡向生成甲烷的方向移動，使反應速率加快，從而提高設備和催化劑的生產能力，實際生產中，甲烷化操作壓力由合成氨總流程確定，一般為1 Mpa—3Mpa。
（3）原料氣成份：甲烷化反應是強烈的放熱反應,隨CO和 CO2濃度的增大，甲烷化床層溫度升高。在絕熱情況下,原料中每增加0.1%的CO轉化為CH4原料氣的溫度會升高7.4℃, 原料中每增加0.1%的CO2轉化成CH4原料氣的溫度會升高6℃左右。原料氣中CO和CO2含量高，易造成催化劑超溫，同時使進入合成系統的甲烷含量增加，所以要求原料氣中CO+CO2的體積分數小于0.7%（一般小于0.5%）。原料氣中水蒸氣含量增加，可使甲烷化反應逆向進行，并影響催化劑的活性，所以，原料氣中水蒸氣含量越少越好。
3甲烷化反應的副反應
（1）當燃料氣中有O2存在時，有以下反應：
O2+2H2=2H2O+484KJ
如果原料氣中含微量的氧其溫升要比CO 和CO2高得多，每1%的O2會使甲烷化爐床層溫度升高165℃，所以原料氣中應嚴格控制氧的進入，否則引起甲烷化爐嚴重超溫導致催化劑失活
（2）在某種條件下，還會有以下副反應：
2CO=C+CO2
Ni+4CO=Ni(CO)4 （羰基鎳）
分解析碳反應，是一種有害的副反應，會影響催化劑的活性，在甲烷化正常操作的條件下，是不會發生的，但溫度超過500℃有可能發生這種反應。
生成羰基鎳的反應，也是放熱和體積縮小的反應，低溫、高壓有利于生成羰基鎳，壓力在1.4MP，CO為1%的條件下生成羰基鎳的最高溫度為121℃，而甲烷化反應正常操作溫度都在300℃以上，實際生產中不會有羰基鎳生成。但在升溫、降溫或事故停車時，甲烷化爐溫度可能低于200℃，這時若遇到含CO的原料氣就會生成羰基鎳。羰基鎳不僅會造成催化劑活性組分鎳的損失，而且是劇毒物質，人吸入會中毒。主要癥狀為頭痛，惡心嘔吐，呼吸困難，甚至昏迷。空氣中允許的最高含量為0.001mg/m3,實際生產中必須采取措施加以防范。
三、工藝流程
由脫碳塔頂出來的堿洗氣溫度≤80℃,經堿洗氣分離器分離掉氣體中夾帶的溶液及冷凝水后,進入甲烷化換熱器殼程,溫度升至250℃～270℃,進入中變換熱器殼程繼續換熱至280℃～300℃左右,然后經甲烷化爐入口溫度調節閥進入甲烷化爐,把殘余的CO、CO2在甲烷化觸媒作用下轉化成甲烷和水蒸汽,使出口凈化氣中CO+CO2≤20×10-6,溫度約300℃～320℃的凈化氣進入甲烷化換熱器管內與堿洗氣進行換熱，溫度降至110℃～146℃，進入凈化氣水冷器冷卻至40℃以下，再經凈化氣分離器分離掉冷凝液后，送高壓機供合成使用。
四、主要設備一覽表（見附圖）
五、工藝指標
1 溫度
甲烷化換熱器出口堿洗氣 250℃～270℃
甲烷化爐入口堿洗氣 270℃～320℃
甲烷化爐觸媒層熱點 280℃～420℃
甲烷化換熱器出口凈化氣 ≤146℃
出工段凈化氣 ≤40℃
2 壓力
入甲烷化爐堿洗氣 1.50 MPa～1.55MPa
出工段凈化氣 1.43 MPa～1.55MPa，
甲烷化爐壓差 ≤135KPa
3 液位
凈化氣分離器液位 20%～40%
4 分析
甲烷化爐出口CO+CO2 ≤20×10－6
六、系統開車程序
6.1 甲烷化崗位原始開車
6.1.1 甲烷化崗位吹掃
1 吹掃的目的意義
吹掃的目的：在管道設備安裝過程中，會殘留灰塵、泥沙、焊渣和銹蝕物等雜物。通過空氣或蒸汽等介質，把管道設備中的這些雜物吹出。以防在開車過程中堵塞設備、管道，卡住閥門。確保順利試車和長周期安全生產。
2 吹掃前的準備工作
⑴ 所有設備、管道、閥門、盲板、儀表均安裝完工，經質量驗收合格，負責人簽字。
⑵ 現場所有不用的架子，臨時的梯子，均已拆除，現場清理干凈。
⑶ 準備好吹掃用的工器具
⑷ 所有儀表均已調試完畢，且靈敏、準確、好用。
⑸ 所有閥門、導淋閥、壓力表閥、取樣閥處于關閉狀態。
⑹ 脫碳崗位所有設備管道吹除完畢并合格。
⑺ 現場需要依次拆開的法蘭：
①甲烷化換熱器殼程進口閥前法蘭；
②中變換熱器殼程進口閥前法蘭；
③拆下冷激副線上自調閥；
④甲烷化爐出口閥前法蘭；
⑤凈化氣水冷器進口法蘭；
⑥凈化氣分離器進口法蘭；
⑦放空總管閥前法蘭。
3 吹除流程：
放空
堿洗氣分離器 甲烷化換熱器（管間） 中變換
放空 放空
熱器（管間） 甲烷化爐 甲烷化換熱器(管內)
放空
凈化氣水冷器 凈化氣分離器 高壓機進口放空
低壓機進口放空
4 吹掃操作方法
脫碳工段吹掃合格后，斷開甲烷化換熱器殼程進口閥前法蘭，在法蘭斷開處插鐵皮盲板，聯系調度通知低壓機送空氣，吹掃干凈，用棉紗布擦拭拆開口，無雜物銹跡后恢復，吹掃合格后恢復。拆下冷激副線上自調閥分別打開前后截止閥吹掃合格后，裝好自調閥，關閉前后截止閥。斷開甲烷化爐出口閥前法蘭，插上鐵皮盲板，吹掃合格后恢復。斷開凈化氣分離器出口閥前法蘭，插上鐵皮盲板，吹掃合格后恢復。斷開放空總管閥前法蘭插上鐵皮盲板，吹掃合格后恢復。吹掃時用木槌敲打焊縫。在吹除過程中不能憋壓，吹除時壓力為0.3 Mpa - 0.5Mpa。吹除完后檢查導淋、排污、取樣點、閥門是否堵塞，如有堵塞應立即疏通。
5吹掃注意事項
⑴ 注意所有設備付線、冷激線和放空線的吹除；
⑵ 控制吹掃壓力不大于0.5Mpa用設備前閥門控制壓力；
⑶ 吹除過程中應關閉壓力表閥、取樣閥、導淋閥，所有自調閥前后截止閥，防止堵塞閥門或卡住自調閥。
⑷ 吹除人員應戴好防護用具及防塵口罩、眼罩。
⑸ 專人負責協調指揮。
6.1.2甲烷化反應觸媒及填裝
1 組成及性能：甲烷化催化劑以NiO為主要成分、Ai2O3為載體、MgO或Cr2O3為促進劑。為了提高催化劑的耐熱性，有時還加入稀土元素作促進劑。甲烷化催化劑含鎳15%—30%,比甲烷蒸汽轉化的鎳含量高，這是為了提高它的低溫活性。
2 還原與氧化：
⑴ 還原：甲烷化催化劑在使用前，必須將NiO還原成金屬Ni才具有催化活性。一般用氫氣或脫碳后的原料氣還原，其反應如下：
NiO+ H2 == Ni+ H2O+1.26 KJ
NiO+CO== Ni+ CO2+38.5 KJ
⑵ 氧化：還原態的甲烷化催化劑能與氧發生劇烈的氧化反應：
2Ni+O2=2NiO+484.88KJ ；
Ni+H2O=NiO+H2+1.254KJ
若催化劑與大量的空氣接觸，放出的反應熱會把催化劑燒壞，因此，在長期停車時必須用預先氧化的方法使之鈍化后，再與空氣接觸。
3 甲烷化催化劑的中毒：
除羰基鎳為甲烷化催化劑的毒物外，還有硫、砷和鹵素也能使它中毒。硫對催化劑的毒害時積累的，當吸附硫大于0.5%時，催化劑活性就完全喪失。砷對催化劑的毒害更為嚴重，當吸附量達0.1%時催化劑活性即可喪失，因此，采用砷堿法時必須小心操作，以免把砷的溶液帶入甲烷化系統。為了保護催化劑，可在甲烷化催化劑上設置氧化鋅或活性炭保護劑，為避免鹵素對催化劑的毒害，在操作中應防止含氯的水或蒸汽進入甲烷化爐。
4 甲烷化爐裝填情況表（J105）：
5 甲烷化觸媒的裝填方案
⑴ 清理甲烷化爐內的雜物，檢查篦子板是否結實完好。
⑵ 裝填前先在爐內標出裝填高度線，確保裝填量。裝填前檢查催化劑是否有粉塵及碎片，若有應用鋼絲篩網篩過后填裝。
⑶ 裝填時先裝下層，篦子板上先鋪φ50mm耐火球一層，高度100mm，然后鋪一層鋼絲網，鋼絲網要擦邊，防止催化劑漏下，鋼絲網規格為8目。在鋼絲網上裝催化劑到指定高度。
⑷ 再裝上層，篦子板上先鋪φ50mm耐火球一層，高度100mm，然后鋪一層鋼絲網，鋼絲網要擦邊，防止催化劑漏下，鋼絲網規格為8目。在鋼絲網上裝催化劑到指定高度，再鋪一層鋼絲網，最后鋪φ50mm耐火球一層
⑸ 裝填時應從較低的高度輕倒入，顆粒自由下落的高度不大于0.5m，裝填過程催化劑應均勻分布鋪開，不可集中成堆后再耙平，而導致氣流分布不均勻產生偏流。
⑹ 催化劑裝填完后將床層表面耙平，不可直接踩踏催化劑和熱電偶，投料人員進入爐內應踩木板。
⑺ 催化劑裝填應選擇晴天一次性裝完，防止受潮。
⑻ 裝填工作完成后及時將爐體密封，準備試漏、置換、升溫還原。
⑼ 裝填時要有專人負責，對各種數據和參數及時測量并記錄，存檔備查（批量、容積、熱電偶的相對位置）。
6.1.3甲烷化崗位試壓查漏
所有設備管道吹除干凈，設備內的雜物清理干凈，所有觸媒已裝填完畢，并吹除干凈觸媒粉塵后，通知調度送空氣。甲烷化工段分兩段憋壓試漏。用甲烷化爐出口閥，先對甲烷化爐前設備管道試壓試漏，再用凈化氣分離器出口閥對整個甲烷化工段試壓試漏。按吹除流程分別經過：0.5MPa、1.0 MPa、1.5 MPa三次試壓，并用肥皂水在焊縫、法蘭、人孔、卸料孔處涂抹，并做好漏點標記，待卸壓后，進行處理。再進行打壓，直至無漏點。
6.1.4甲烷化崗位置換流程及操作
1 甲烷化系統的置換流程：
前工段N2 堿洗氣分離器 甲烷化
換熱器（管間） 中變換熱器（管間） 甲烷化爐
新鮮N2 6M25 活性碳槽 升溫爐 升溫管線
甲烷化爐 甲烷化換熱器（管內） 凈化氣水冷器 凈化氣分離器 4M50一進
6M25一進
2 甲烷化系統的置換操作：
⑴ 打開升溫爐至甲烷化爐升溫管線的閥門，在甲烷化爐入口閥前放空，分析O2≤0.5%。
⑵ N2經甲烷化換熱器（管間）、中變換熱器（管間），在甲烷化爐入口放空，分析O2≤0.5%。關閉甲烷化爐入口放空閥，打開甲烷化爐入口閥，在高壓機一進放空，分析O2≤0.5%。
⑶ 注意：甲烷化換熱器到中變換熱器之間冷激管線的置換。
⑷ 打開各導淋閥、壓力表閥、取樣點閥排放。
⑸ 置換合格后，保壓0.3MPa。
6.1.5甲烷化觸媒的升溫還原
1 觸媒升溫還原
以N2為載體，升溫爐為熱源，堿洗氣為還原介質，對甲烷化爐觸媒進行升溫還原，具體流程如下：
補充N2 堿洗氣
循環N2低壓機 活性碳槽 升溫爐
甲烷化爐 甲烷化換熱器 凈化氣水冷器 凈化氣分離器
排放
高壓機入口 循環N2低壓機
2 甲烷化觸媒升溫還原曲線(J105觸媒)
3 操作步驟
⑴ 聯系調度啟動循環N2壓縮機，按上述流程進行，當分析O2≤0.5%，CO+H2≤0.5%后，系統建立氮循環。
⑵ 凈化氣水冷器建立水循環。
⑶ 聯系干法崗位點燃升溫爐，根據甲烷化升溫速率進行升溫，根據要求及時調節升溫爐出口溫度，一般升溫爐出口溫度不大于床層溫度50℃。
⑷ 當溫度升到250℃－300℃時，觸媒中的NiCO3分解會產生部分CO2濃度最高可達4%,此時應該增大空速,增大循環氣排放量,防止CO2發生甲烷化反應引起超溫,燒壞觸媒。
⑸ 當甲烷化爐熱點溫度升到300℃時，恒溫4小時，恒溫時加大空速，盡量拉平床層溫差。然后向甲烷化爐配入合格的堿洗氣（總S≤1ppm CO≤0.3% CO2≤0.3%）開始配H2控制H2＜0.5%，視床層溫升逐漸增加堿洗氣的配入量（切記配堿洗氣時打開入口閥前導淋排盡冷凝水，嚴防冷凝水帶入甲烷化爐造成甲烷化爐垮溫）。
⑹ 當溫度達到350℃恒溫結束后，可逐漸將N2退出。停循環氮壓縮機，升溫爐滅火。經過甲烷化爐的氣體在出工段放空。關升溫氣入甲烷化爐閥門，并插上盲板。為了防止還原不徹底，可把溫度提到400℃，以獲得觸媒最佳活性。若床層溫度升不上去，可稍開吸收塔付線，提高甲烷化爐CO2含量。當分析甲烷化爐出口氣中CO+CO2≤20×10-6時，即認為還原結束。
⑺ 慢慢打開堿洗氣入甲烷化換熱器進口閥，堿洗氣進中變換熱器進出口閥、甲烷化爐入口閥，緩慢關吸收塔后放空，開甲烷化系統出口放空，將堿洗氣少量串入甲烷化爐。按20℃/h的速率把甲烷化觸媒降至280℃，再次分析微量合格后，可向高壓機送氣。
⑻ 還原時，應加大甲烷化爐入口CO、CO2分析頻次，每小時應作3次，嚴格控制入爐氣中CO+CO2≤0.5%，還原過程中，應盡可能提高空速，以利于還原過程中生成的水及時排出，使觸媒獲得較大的鎳微晶表面積。升溫還原中，要做到提H2不提溫，提溫不提H2，升溫還原氣中，要逐漸將氫提至60%左右。
6.1.6甲烷化崗位開車步驟
1 認真巡回檢查，及時排放導淋，將各手動閥和自調閥調整在正常狀態，消除隱患，確保開車安全順利。
2 凈化氣水冷器在升溫還原前建立的水循環繼續循環，注意凈化氣分離器的液位在工藝指標內。
3 甲烷化觸媒升溫還原結束后，分析堿洗氣合格，排凈甲烷化工段各工藝氣管道內積水，打開堿洗氣入甲烷化換熱器進口閥，堿洗氣進中變換熱器進出口閥，堿洗氣在甲烷化爐入口閥前放空，待甲烷化爐入口堿洗氣溫度≥250℃，。可稍開甲烷化爐入口閥充壓，壓力平衡后向甲烷化爐串氣，將放空逐漸倒至出工段放空，視甲烷化觸媒溫度，加大進氣量，輕負荷運行。待溫度、壓力正常后，凈化氣中CO+CO2≤20×10－6時，聯系調度通知高壓機崗位接收凈化氣，轉入正常生產。
6.2 甲烷化崗位正常開車
分析堿洗氣合格后，打開各設備進出口管線上導淋，排凈管內積水，將溫度≥250℃堿洗氣串至甲烷化爐入口。可稍開甲烷化爐入口閥充壓，壓力平衡后向甲烷化爐串氣，將放空逐漸倒至出工段放空，待溫度、壓力正常后，凈化氣中CO+CO2≤20×10－6時，聯系調度通知高壓機崗位接收凈化氣。
注意：
⑴ 凈化氣冷卻器在開車前要及時通水。確保凈化氣的溫度在正常工藝指標內，生產正常后，將各付線關閉，改為正常生產流程。
⑵ 認真巡回檢查，及時排放導淋，將各控制點調整在正常范圍，消除隱患，確保生產安全穩定。
6.3甲烷化崗位臨時停車后的開車
短期停車后再開車應注意甲烷化爐床層溫度，若床層溫度在200℃以上，可直接將工藝氣導入甲烷化爐內充壓、升溫后轉入正常生產。若床層溫度在200℃以下，一方面為防止生成羰基鎳，另一方面甲烷化觸媒活性低，導致甲烷化反應不徹底。所以須用合格氮氣將床層溫度升到250℃以上（升溫速率盡可能達70℃/h），再導入工藝氣轉入正常生產。
7、系統停車程序
7.1甲烷化崗位正常停車
1 接調度通知，高壓機停車后，打開凈化氣出工段放空的同時關出工段凈化氣大閥。
2 關甲烷化爐進出口閥，同時開吸收塔后放空，將甲烷化爐切出。
3 如果短期停車，將甲烷化爐進出口閥關閉，甲烷化爐保溫保壓。
4 如果甲烷化系統長期停車或者更換觸媒，應先將甲烷化爐卸至常壓，用蒸汽或N2將爐溫降至200℃，再往蒸汽或N2中配入少量空氣進行鈍化。開始配入空氣量控制O2＜0.3%，床層溫升≤50℃/h，逐漸加大空氣量，但每次O2增加量不得超過0.5%，最高不超過6%。鈍化時溫度不能超過550℃，因為600℃時鎳催化劑會生成鋁酸鎳（NiAl2O4），在還原時很難還原成金屬鎳，故鈍化時要防止生成鋁酸鎳。待空氣全部通入，停用蒸汽，床層無明顯溫升，即可認為鈍化結束，然后用N2將觸媒層溫度降至常溫。鈍化過程中如發現超溫，應立即關小配空氣閥，待溫度正常后方可繼續配空氣。
7.2 甲烷化崗位臨時停車
1 接臨時停車通知后（或事故停車信號），打開進甲烷化工段放空和出甲烷化工段放空，關閉出工段凈化氣大閥，控制好系統壓力。
2 關甲烷化爐進、出口閥，使設備處于保溫保壓狀態。
3 停車時間相對較長時，可降壓降溫，然后用99.95%氮氣或氫氮氣維持正壓，嚴防空氣和CO、CO2的原料氣進入爐內。
7.3甲烷化崗位緊急停車
1 接緊急停車命令后，總控崗位職責是關甲烷化冷激自調閥。
2 現場崗位職責：
（1）關閉凈化氣出口閥，使系統壓力穩定，并關閉甲烷化爐進出口閥，避免引起甲烷化爐溫度下跌；
（2）停車完后，現場巡檢，觀察各閥門開關是否正常，凈化氣分離器液位是否在規定的范圍內。
8、不正常現象及處理措施
9、生產正常操作方法及注意事項
9.1 甲烷化崗位正常操作
1 甲烷化爐的正常操作是控制催化劑床層溫度在適宜溫度范圍，保證甲烷化爐進口氣體中CO、CO2、H2S的含量和出塔微量合格。確保合成氨凈化氣不含水，水蒸氣濃度不超標。
2 經常檢查凈化氣分離器室內液位計指示與現場液位計指示是否一致，若發現不正常，應及時聯系儀表工進行校對和修理，現場液位計每班要檢查一次液相和氣相閥是否堵塞。
3 按初、中、后期三個階段嚴格控制甲烷化觸媒使用溫度。嚴禁甲烷化爐超溫和帶液，以免縮短觸媒的使用壽命。
9.2 甲烷化崗位各設備出現泄漏處理方法
甲烷化換熱器、甲烷化爐、凈化氣水冷器、凈化分離器若泄漏，通知后工段停車，前工段減量維持生產，堿洗氣在堿洗氣分離器前放空，本工段停車，卸壓、置換合格后迅速處理漏點，然后通知前工段加量，后工段開車。
9.3 甲烷化崗位各容器設備操作方法
甲烷化爐、甲烷化換熱器、凈化氣水冷器、凈化氣分離器，嚴格執行工藝指標。嚴禁超壓、超溫、超負荷運行，充壓、置換、放空、卸壓必須緩慢，以防填料打翻，影響設備使用壽命，定期對各設備管道測厚、安全閥校驗、并做好記錄。
10、常見事故及處理措施
10.1 事故名稱：甲烷化爐超溫如何處理
1 事故原因
（1）堿洗氣中CO2超標；
（2）低變氣中CO超標；
（3）生產負荷過大；
（4）中變換熱器泄漏；
（5）入口溫度過高。
2 事故處理
（1）如CO2超引起超溫首先檢查：溶液堿度及再生度；壓力、液位是否穩定；及時聯系配電了解電流有無變化，并通知現場操作工將循環量加至正常為止。
（2）如CO超標首先通知中、低變崗位迅速降低CO含量，如長時間降不到正常工藝指標內，聯系后工段減量或切氣停車；
（3）聯系調度減量生產；
（4）停車檢修處理；
（5）調節冷激付線調節入口溫度至正常。
10.2事故名稱：高壓機跳閘
1 事故現象
（1）系統壓力猛漲。
2 事故處理
（1）發現系統壓力猛漲，迅速開啟甲烷化爐進口前放空和凈化氣分離器出口閥前放空，穩定系統壓力；
（2）聯系調度、高壓機崗位，確定高壓機是否全部跳閘；
（3）關系統出口大閥，聯系調度前工段減量生產；
（4）關甲烷化爐進出口閥，系統保溫保壓。
10.3事故名稱：甲烷化爐堿泡的原因及處理
由于吸收塔堵塞或負荷過重，引起吸收塔泛塔，帶液至甲烷化爐。這種情況首先表現為甲烷化爐進口氣體溫度明顯下降，出工段壓力上升。如發現此現象，應判斷清楚是否是吸收塔帶液，如是帶液應果斷切氣停車，氣體在低變出口放空。從堿洗氣分離器將溶液回收到地下槽，同時用蒸氣吹掃甲烷化爐，將溶液吹掃干凈，根據實際情況開車。
11、崗位存在的主要危險因素辨識
甲烷: 在空氣中爆炸范圍為5% ～15%；
一氧化碳: 空氣混合爆炸極限為12.5%～74%。
12、安全環保和職業衛生危害防護
12.1 安全閥安裝和使用中的注意事項
按安全閥閥瓣開啟高度可分為微啟式安全閥和全啟式安全閥，微啟式安全閥的開啟行程高度為：≤0.05d0（最小排放喉部口徑）；全啟式安全閥開啟高度為≤0.25d0（最小排放喉部口徑）。
?安全閥按結構形式來分，要分為垂錘式、杠桿式、彈簧式和先導式（脈沖式）；按閥體構造來分，可分為封閉式和不封閉式兩種。封閉式安全閥即排除的介質不外泄，全部沿著出口排泄到指定地點，一般用在有毒和腐蝕性介質中。對于空氣和蒸汽用安全閥，多采用不封閉式安全閥。對于安全閥產品的選用，應按實際密封壓力來確定。對于彈簧式安全閥，在一種公稱壓力（PN）范圍內，具有幾種工作壓力級的彈簧，應注明安全閥型號、名稱、介質和溫度外，尚應注明閥體密封壓力。
1.安全閥的安裝和維護應注意以下事項：
2.各種安全閥都應垂直安裝。
3.安全閥出口處應無阻力，避免產生受壓現象。
4.安全閥在安裝前應專門測試，并檢查其官密封性
5.?對使用中的安全閥應作定期檢查。
6.安全閥的安裝維護以及注意事項
安全閥是一種安全保護用閥，它的啟閉件受外力作用下處于常閉狀態，當設備或管道內的介質壓力升高，超過規定值時自動開啟，通過向系統外排放介質來防止管道或設備內介質壓力超過規定數值。安全閥屬于自動閥類，安全閥主要用于鍋爐、壓力容器和管道上，控制壓力不超過規定值，對人身安全和設備運行起重要保護作用。
12.2 壓力表在使用過程中的注意事項
1.根據容器允許的最高工作壓力，在表面刻度盤上畫條紅線，以示警戒。
2.運行中要保持壓力表清潔，表盤上玻璃清晰明亮，為了防止連接管堵塞，壓力表應定期吹洗。
3.壓力表按規定做定期校驗，校驗合格的壓力表應該封印。
4.壓力表若發生下列情況之一時，應及時停用換新：
⑴.容器泄壓后壓力表指針回不到零位，指針偏離零位的數值超過了壓力表規定的允許誤差。
⑵.表盤玻璃破碎或表盤刻度模糊不清。
⑶.表內漏氣或指針劇烈跳動等影響壓力表的準確度。
⑷.超期未作校驗。
12.3生產車間和作業場所的噪聲及防治
按照《工業企業噪聲衛生標準》的規定：工業企業的生產車間和作業場所的噪聲標準為85dB，現有企業經過努力暫時達不到標準的，可是當放寬，但不得超過90dB。
長期在噪聲超標環境中作業，如防護措施不力，將會對人體產生損傷，引起噪聲性疾病。噪聲危害人的聽力，輕則高頻聽覺損傷，重則耳聾，甚至耳鼓膜破裂；噪聲對神經系統的危害主要包括頭痛、頭暈、乏力、記憶力減退、惡心、心悸等；噪聲還可以使人產生心跳加快、心律不齊、傳導阻滯、血管痙攣、血壓變化等癥狀。
一般解決噪聲問題，首先應從減少、減弱噪聲振動源著手；其次，對已產生的噪聲振動采取防治措施。具體防治措施如下：
1.采用消音器。利用消音器使聲波在消音器內經過膨脹、摩擦、擴散、反射、吸收等作用使聲能大大衰減。常用的有阻性消音器，抗性消音器，阻抗復合性消音器。
2.吸聲和隔聲。在廠房內表面裝置吸聲材料，或者在室內懸掛空間吸聲體，吸收一部分聲音，另外在機器上用隔聲罩，或操作室采取隔聲門、墻，隔斷聲音的傳播，也能收到一定的防治效果。
3.隔振和阻尼。主要是減少機器的振動和氣體在管內流動時的管道振動，從而使振動引起的噪聲得到控制，常采用彈簧減振器、橡膠板、玻璃纖維氈等材料。
4.個人防護。在未采取治理措施時，采用防噪聲耳塞、防聲耳罩等防護用品。
12.4 動火作業注意事項
該崗位檢修要嚴格執行動火作業制度，辦理動火證。做動火分析要注意以下幾點：
1.取樣與動火間隔不超過30min，如超過此間隔期或動火作業中間停止作業超過30 min，均需重新取樣分析。
2.動火分析的取樣要有代表性。當被測定的氣體密度大于空氣時，取中下部各一個氣樣。所有分析樣品必須保留至動火檢修結束之后。
3.分析數據必須準確，分析人員對分析結果負責，在《動火證》上填寫分析結果，并簽字。
12.5 職業衛生危害
1.火災爆炸危害
甲烷化生產過程中的凈化氣是一種易燃易爆氣體，其爆炸極限范圍寬，約7-70%，與空氣混合極易形成爆炸性混合物，遇明火、高熱極易引起火災、爆炸事故。如果操作不當，設備密封不好或出現超溫超壓現象，變換氣和凈化氣就有可能發生火災爆炸。
明火：管道及放氣口無阻火器，現場吸煙、設備維修中的動火施焊、違章點火（無關人員攜帶火源；未用惰性氣體吹掃；在設備停車檢修前，未做置換、清洗或置換不徹底，動火時發生爆炸；動火前未作動火分析，動火手續不齊備、不辦理動火證違章動火切割、補焊引起設備爆炸等）均是潛在的不安全因素。
電氣火花：電器設備選型不當、防爆性能不符合要求、電氣設備老化、電氣設備未采取可靠的保護措施以及現場使用非防爆的電器，電線選擇不當、安裝不當或維護不良出現漏電、短路、過流、過載、過熱等而造成的絕緣失效或線路著火等。
靜電火花：靜電的產生和積聚同物體的導電性有關。導電性能越差的物體越容易產生和積聚靜電。如：跨接法蘭無金屬導線，設備、設施未作防靜電接地或接地不良，人員未穿防靜電工作服、鞋、襪等均容易積聚靜電。當靜電積聚到一定程度時會產生靜電火花，極易產生火災。
碰撞、摩擦火花：設備、設施與物體之間的碰撞摩擦或機械撞擊等產生的火花，也可引發火災爆炸事故；另一方面，人員未穿防靜電服、鞋、襪時，由于行走、工作、衣物更換等因摩擦而產生靜電也可引發火災爆炸事故。
如果室內有氣體泄露，且濃度達到著火和爆炸相關限值，遇上述原因就有可能發生火災和爆炸事故，因此，火災爆炸危害是本生產裝置主要的危險、有害因素。
2. 壓力容器、壓力管道爆炸
壓力容器、壓力管道如由于種種原因不能承受其內部壓力，可導致爆裂、爆炸。壓力容器、壓力管道爆炸主要有下列情形：
(1)當進入容器、管道的介質的量過大、安全附件失靈導致容器、管道內壓力大于設計壓力；或者容器、管道本身因腐蝕、服役期過長、設備或管道存在缺陷而無法滿足工藝條件中壓力的要求，都將會引發壓力容器、壓力管道爆炸。
(2)檢修前后，未按規定抽堵盲板，或盲板質量不合格，或隨意用鋁板、石棉板、閥門等代替盲板，未能有效地與生產系統隔絕而引起爆炸；檢修后未及時除掉盲板而造成運行中物理性爆炸。
(3)儲存容器可能由于受熱作用或外力作用，容器內壓力急劇升高，而安全附件出現問題或安全附件根本來不及工作就出現了壓力容器、壓力管道爆炸，造成附近人員的傷亡。
(4)高壓易使材料發生疲勞、腐蝕，造成設備泄漏。高壓下會加劇氫氣、氮氣對鋼制容器的氫蝕及滲氮作用，以至設備、容器機械強度降低，導致爆炸事故的發生。
(5)壓力容器、壓力管道本身的質量、制造工藝等不能滿足規定的技術要求，稍有疏忽，便可發生爆炸事故。
容器、管道爆裂時，氣體膨脹所釋放的能量，一方面使容器、管道進一步開裂，并使容器、管道或其所碎裂的碎片以較高的速度向四周飛散，造成人員傷亡或破壞周圍設備；另一方面，它的更大一部分能量產生沖擊波，除直接傷人外，還可以摧毀廠房等建筑物，產生更大的破壞作用。
容器、管道內是壓縮氣體，在容器、管道爆裂后，它立即擴散并與周圍的空氣形成可爆性混合氣，當遇到容器、管道碎片撞擊設備產生的火花或由于高速氣流所產生的靜電作用時，會立即發生爆炸，即通常所說的二次爆炸。它產生的高溫氣團向四周擴散，并引起周圍可燃物著火，造成大面積的火災。
另外，壓力容器、壓力管道內的有毒氣體半水煤氣，則隨著容器、管道的爆裂，大量的毒氣向周圍擴散，產生大氣污染，并可能形成大面積的中毒區域。
因此，壓力容器和壓力管道的火災爆炸危害也是該生產單元存在的主要危險、有害因素之一。
3. 中毒危害
甲烷化生產系統中存在大量的氫氣、氮氣和少量的一氧化碳及二氧化碳，如果發生泄漏可能引起人員中毒甚至死亡。
無色無味的一氧化碳在血中與血紅蛋白結合而造成組織缺氧，使人昏迷，在低濃度下停留能使人產生頭暈、心跳、惡心等癥狀。輕度中毒者出現頭痛、頭暈、耳鳴、心悸、惡心、嘔吐、無力，還有皮膚粘膜呈櫻紅色、脈快、煩燥、步態不穩、淺至中度氏昏迷，血液碳氧血紅蛋白濃蛋可高于30%；重度患者深度昏迷、瞳孔縮小、肌張力增強、頻繁抽搐、大小便失禁、休克、肺水腫、嚴重心肌損害等，血液碳氧血紅蛋白可高于50%。《職業性接觸毒物危害程度分級》中將其歸為高度危害類。《工作場所有害因素職業接觸限值》規定其車間衛生標準為30mg/m3。
4.電危害
電危害包括電流傷害、電氣火災、電路故障和靜電危害等。
（1） 配電線路、開關、熔斷器、插銷座、電熱設備、照明器具、電動機等均有可能引起電傷害、成為火災的引燃源。
（2）靜電危害
當物料在管道中高速流動時會產生靜電；氣體在壓縮、排放、噴射時，在閥門、噴嘴、放空管或縫隙處易產生靜電；液體與固體、液體與氣體、液體與另一不相溶的液體之間，由于攪拌、沉降、流動、沖擊、噴射、飛濺等接觸及分離的相對運動，形成雙電層從而產生靜電；人體在許多條件下能帶靜電。
如人在未采取任何防護措施的情況下，不小心碰觸聚集靜電的金屬設備、管道以及金屬用具、移動式金屬車輛、梯子等，可能使人體受到傷害，甚至可能由于靜電電擊，引起高空墜落等二次人身傷亡事故。
5.高處墜落
在甲烷化系統生產操作、施工安裝和檢修過程中可能發生高處墜落傷害，主要存在的地點和因素：
高處管道操作沒有必要防護措施；設備檢修、安裝時高處墜落；設備、工具等墜落物的砸傷等；
6. 物體打擊
在安裝、生產和設備檢修過程中有搬運、登高等作業，如沒有可靠的防護措施、健全的操作規程，均可能發物體墜落導致的人身傷害事故。
十三、附圖、附表
附圖：工藝流程圖
附表：設備一覽表
甲烷燃燒(6)
甲烷的性質
[基礎達標]
1.下列反應屬于取代反應的是 ( )
A．CH4 C+2H2 B．2HI+Cl2 2HCl+12
C．CH4+2O2CO2+2H2O D．CH4十Cl2CH3Cl+HCl
2．下列各圖均能表示甲烷的分子結構，哪一種更能反映其真實存在狀況 ( )
Ⅰ．甲烷分子結構示意圖 Ⅱ．甲烷分子電子式 Ⅲ．球棍模型 Ⅳ．比例模型
A．Ⅰ B．Ⅱ C．Ⅲ D．Ⅳ
3．某校化學興趣小組的同學將等體積的甲烷與氯氣混合于一集氣瓶中，用玻璃片蓋嚴后置于光亮處，一段時間后不可能觀察到的現象是 ( )
A．集氣瓶中氣體的黃綠色逐漸變淺 B．集氣瓶內壁上有油狀液滴附著
C．集氣瓶底部出現黑色顆粒 D．取下玻璃片，可能會看到白霧
4．甲烷與氯氣反應可得到的有機取代產物有：①CH3C1、②CH2 Cl2、③CHCl3、④CCl4，若將甲烷與氯氣以物質的量之比1:3混合，在光照下充分反應后得到的有機取代產物為 ( )
A．只有① B．只有③ C．①②③ D．①②③④
5．下列敘述中錯誤的是 ( )
A．甲烷能使酸性高錳酸鉀溶液褪色
B．甲烷與氯氣光照時混合氣體的黃綠色變淺
C．甲烷與氯氣反應無論是生成CH3Cl、CH2 Cl2、CHCI3還是CCl4，都屬于取代反應
D．甲烷的四種取代物都難溶于水
6．下圖是CH4、CC14、CH3Cl的分子球棍模型圖。下列說法正確的是 ( )
A．CH4、CCl4和CH3Cl都是正四面體結構
B．CH4、CCl4都是正四面體結構
C．CH4和CC14中的化學鍵完全相同
D．CH4、CCI4的結構相同，性質也相同
7．下列各圖均能表示甲烷的分子結構，按要求回答下列各問題。
(1)對號入座（填序號）：甲烷的球棍模型是 ，甲烷的電子式是 。
(2)如果甲烷分子是平面四邊形，則CH2Cl2應該有 種結構，實際CH2Cl2有 種結構，證明甲烷不是平面四邊形，而是 結構，上面
更能反映其真實存在狀況。
8、如圖是某同學利用日常用品注射器設計的簡易實驗裝置。甲管中注入10mL CH4，同溫、同壓下乙管中注入50 mL Cl2，將乙管氣體推入甲管中，氣體在甲管中反應，針管用日光照射一段時間。
(1)下列是某同學預測的實驗現象：
①氣體最終變為無色； ②實驗過程中，甲管活塞向內移動； ③甲管內壁有油珠；④產生火花。其中正確的是 。
(2)甲管中發生的化學反應類型為 。
(3)反應后，甲管中剩余氣體能用下列試劑吸收的是 。
A．水 B．氫氧化鈉溶液 C．硝酸銀溶液 D．飽和食鹽水
(4)反應后，若將甲管中的物質推人盛有適量AgNO3
溶液的小試管中會觀察到 ，若再向其中滴人幾滴石蕊試液，又觀察到 。
[能力提升]
1． 下表中四種物質的結構式或球棍模型有錯誤的是 ( )
2．有機物分子里的原子（或原子團）被其他原子（或原子團）所替代的反應叫做取
代反應，下列反應中屬于取代反應的是 ( )
3．下列關于甲烷的說法正確的是 ( )
A．實驗室可以用排水法收集甲烷
B．只有純凈甲烷在空氣中才能安靜燃燒
C．甲烷與氯水發生取代反應
D．甲烷在空氣中燃燒只生成二氧化碳和水
4．常溫下，把盛有一定量甲烷和氯氣的密閉玻璃容器放在光亮的地方，兩種氣體發生反應。下列敘述不正確的是 ( )
A．容器內原子總數不變
B．容器內壓強不變
C．容器內分子總數不變
D．發生的反應屬于取代反應
5．為驗證甲烷分子中含有碳、氫兩種元素，可將其燃燒產物依次通過下列試劑：
①濃硫酸 ②澄清石灰水 ③無水硫酸銅
正確的順序是 ( )
A．①②③ B．②①③ C．②③ D．③②
6．能夠證明甲烷分子空間構型為正四面體的事實是 ( )
A．甲烷的四個碳氫鍵的強度相等
B．甲烷的四個碳氫鍵的長度相等
C．甲烷的一氯代物只有一種
D．甲烷的二氯代物只有一種
7．下列對 的敘述中正確的是 ( )
A．有兩種結構 B．只有一種結構 C．含有非極性鍵 D．有四種結構
8．下列有關甲烷的取代反應的敘述正確的是 ( )
A．甲烷與氯氣的物質的量之比為1：1，混合發生取代反應只生成CH3Cl
B．甲烷與氯氣的取代反應，生成的產物中CH3CI最多
C．甲烷與氯氣的取代反應生成的產物為混合物
D．1 mol甲烷生成CCl4最多消耗2 mol氯氣
9．光照對下列反應幾乎無影響的是 ( )
A．H2與Cl2 B．CH4與Cl2 C．CH4與O2 D．次氯酸分解
10．如圖所示，某氣體X可能由H2、CO、CH4中的一種或幾種組成。將X氣體燃燒，把燃燒后生成的氣體通過A、B兩個洗氣瓶。試回答下列問題：
(1)若A洗氣瓶的質量增加，B洗氣瓶的質量不變，則氣體X是 。
(2)若A洗氣瓶的質量不變，B洗氣瓶的質量增加，則氣體X是 。
(3)若A、B兩個洗氣瓶的質量都增加，則氣體X可能是 。
11．利用甲烷與氯氣發生取代反應制取副產品鹽酸的設想在工業上已成為現實。某化學興趣小組在實驗室中模擬上述過程，其設計的模擬裝置如下：
根據設計要求回答：
(1)B裝置有三種功能：①控制氣流速度；②均勻混合氣體；③ 。
(2)設 ，若理論上欲獲得最多的氯化氧，則 值應 。
(3)D裝置的石棉中均勻混有KI粉末，其作用是 。
(4)E裝置的作用 。（填序號）。
A．收集氣體 B．吸收氯氣 C．防止倒吸 D吸收氯化氫
(5)在C裝置中，經過一段時間的強光照射，發現硬質坡璃管內壁有黑色小顆粒產生，寫出置換出黑色小顆粒的化學方程式： 。
(6)E裝置除生成鹽酸外，還含有有機物，從E中分離出鹽酸的最佳方法為 。該裝置還有缺陷，原因是沒有進行尾氣處理，其尾氣主要成分為
（填序號）。
a. CH4 b.CH3CI c.CH2Cl2 d.CHCl3 e. CC14
甲烷燃燒(7)
最簡單的有機物—甲烷
有機化合物：簡稱有機物，指的是絕大多數含碳的化合物。有機物除了含有碳元素以外還可能含有其他元素，如H、O、P、N、S等。
注意：CO，CO2，H2CO3，碳酸鹽，KSCN，SiC等雖然含有碳元素，但它們的組成和性質與無機物很相似，故把它們歸為無機物。
[簡述]有機物的特點：①有機物種類繁多，結構復雜。
②大多數有機物難溶于水而易溶于汽油、酒精、苯等有機溶劑。
③絕大多數有機物受熱易分解，而且容易燃燒。
④絕大多數有機物是非電解質，不易導電，熔點低。
⑤有機物所起的化學反應比較復雜，一般比較慢，并且還常伴隨有副反應發生。
烴：我們把只含碳和氫兩種元素的有機物稱為碳氫化合物，也稱為烴。甲烷是最簡單的烴。
一、甲烷的結構—正四面體結構
甲烷為正四面體型，C原子位于中心，四個H原子位于正四面體的四個頂點（如下圖）。
4個C-H鍵的強度和長度相同，鍵角為109o28′，甲烷是非極性分子。
分子式 電子式 結構式（平面） 球棍模型 空間構型
結構式：用短線“—”表示一對共用電子的圖示。結構簡式：省略了部分或全部短線“—”的結構式。
凡是一個碳原子周圍以四個單鍵與其它原子相結合，無論這些原子是否相同，都在四面體的四個頂點上，4個原子不可能在同一平面上，最多只有3個原子共平面。
【過渡】我們知道，結構決定性質、性質決定用途，甲烷的分子結構決定其具有怎樣的性質呢？
二、甲烷的性質
1、物理性質：一種無色無味的氣體，密度比空氣小（標準狀況下為0.717g/L，密度求算公式：M=22.4），極難溶于水但溶于CCl4，且天然氣、沼氣、油田氣和煤礦坑道氣的主要成分（80％～97％），故CH4又稱：天然氣、沼氣、坑氣（瓦斯）。
天然氣與水相互作用形成的晶體物質叫做“可燃冰”
2、化學性質
（1）甲烷的氧化反應（可燃性）
強調：甲烷性質比較穩定，不與高錳酸鉀等強氧化劑反應，不與酸、堿溶液反應。
甲烷是一種優良的燃料氣體，通常狀況下，1mol甲烷在空氣中完全燃燒，生成二氧化碳和水，放出890kJ熱量，同時伴隨產生淡藍色火焰。
CH4（g）+2O2（g）CO2（g）+2H2O（g）
（2）甲烷的取代反應
用排飽和食鹽水方法，先后各收集半試管CH4和Cl2，將混合氣體放在光亮的地方可觀察到：氣體的顏色變淺，有少量白霧，管壁出現油狀液滴，管內液面上升。
結論：在光照條件下，甲烷與氯氣發生了反應，生成了不溶于水的油狀有機物。
反應并未終止，生成的一氯甲烷可與氯氣進一步反應，依次又生成了難溶于水的油狀液體：二氯甲烷、三氯甲烷（氯仿）和四氯甲烷（四氯化碳），即甲烷與氯氣的反應是逐步進行的，共分四步完成，書寫方程式時 應分步寫：
第一步：CH4 + Cl2 CH3Cl + HCl
第二步：CH3Cl + Cl2 CH2Cl2 + HCl
第三步：CH2Cl2 + Cl2 CHCl3 + HCl
第四步：CHCl3 + Cl2 CCl4 + HCl
CH3Cl：無色易液化的氣體，有乙醚氣味和甜味，微溶于水，無腐蝕性，易燃，主要用作致
冷劑和醫藥麻醉劑。
CH2Cl2：無色透明、有刺激性芳香氣味、易揮發的液體，微溶于水，不可燃，吸入有毒！可用作脂肪和油的萃取劑、牙科局部麻醉劑、冷凍劑和滅火劑。
CHCl3：無色透明易揮發液體，稍有甜味，不可燃，有機溶劑，在醫藥上作麻醉劑、防腐劑。
CCl4：無色透明易揮發液體，稍有甜味，不可燃，有毒性。用作溶劑、滅火劑等。
注意：a.有機物反應比較復雜，常有多種副反應發生，故有機反應方程式中常用“→”而不用“＝”。
b. CH4與純鹵素但是能發生取代反應，但與氯水、溴水不反應。
c. CH4與氯氣反應時，反應一旦開始就會幾乎在同一時間生成各種氯化物。
取代反應：有機物分子中的某些原子或原子團被其他原子或原子團所替代的反應，叫做取代反應。
注：取代反應是有機反應中的基本反應類型，其實只是參加反應的兩物質分子都斷裂其中的一個化學鍵，一分為二，然后晾涼交換重新組合成兩種新物質，反應的特點可概括為：上一下一、取而代之。
取代反應與置換反應的區別：
（3）甲烷的受熱分解
甲烷在隔絕空氣并加熱到1000℃的條件下分解：CH4 C + 2H2
（了解）甲烷的實驗室制法—無水醋酸鈉和堿石灰共熱
課堂練習：
1、甲烷的電子式是 ，空間構型是___ _____，甲烷完全在空氣中安靜的燃燒，火焰呈 色，無煙，化學方程式為 ；甲烷和氯氣的取代反應中產物最多的是 ，四種氯代產物均 溶于水，常溫下只有 為氣態，其余三種都是 。CHCl3俗稱____ __，CCl4是重要的有機溶劑，密度比水____ _。
2、下列說法正確的是（ ）
A.有機物都是從有機體中分離出來的 B.有機物都是共價化合物
C.有機物不一定都溶于水 D.有機物不具備無機物的性質
3、甲烷分子是以碳原子為中心的正四面體結構，而不是正方形的平面結構，理由是（ ）
A.CH3Cl只存在一種結構 B.CH2Cl2只存在一種結構
C.CHCl3只存在一種結構 D. CH4中四個鍵都相同
4、若甲烷與氯氣以物質的量之比1:3混合，在光照條件下得到產物：①CH3 Cl ②CH2Cl2
③CHCl3 ④CH4 其中正確的是（ ）
A.只有① B.只有③ C. ①②③的混合物 D. ①②③④的混合物
5、1mol甲烷和氯氣在光照條件下反應生成相同物質的量的4中取代產物，則消耗氯氣的物質的量是（ ）
A.5mol B.2.5mol C.1mol D.2mol
6、向下列物質的水溶液中滴加硝酸銀溶液，能產生白色沉淀的是（ ）
A.CH3Cl B.NaCl C.KClO3 D.CCl4
7、下列反應屬于取代反應的是（ ）
A.CH2Cl2 + Br2 → CHCl2Br + HBr B.CH3CH2OH + HCl → CH3CH2Cl + H2O
C.CH2＝CH2 + H2 → CH3CH3 D.2HCl + Fe → FeCl2 + H2
8、下列敘述錯誤的是（ ）
A.通常情況下，甲烷與強酸、強堿、強氧化劑均不反應
B.甲烷化學性質比較穩定，不能被任何氧化劑氧化
C.甲烷與氯氣反應無論生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3還是CCl4，都屬于取代反應
D.甲烷的四種取代物都難溶于水
9、有3mL甲烷和一氧化碳的混合氣體，完全燃燒恰好用去了3mL氧氣，則此混合物氣體中甲烷和一氧化碳的體積比是（ ）
A. 1:1 B. 1:2 C. 2:1 D. 任意比
10、某有機物在氧氣中充分燃燒，生成CO2和H2O，則下列關于該有機物組成的敘述中最合理的是（ ）
A.一定含C、H、O三種元素 B.一定含C、H兩種元素，可能含有O元素
C.一定含C、H兩種元素，一定不含O元素 D.一定含C元素，可能含有H元素和O元素
11、將1molCH4與Cl2發生取代反應，待反應完全后，測得四種有機取代物的物質的量相等，則消耗的Cl2為（ ）
A.0.5mol B.2mol C.2.5mol D.4mol
12、下列敘述中錯誤的是（ ）
A．點燃前甲烷不必驗純
B．甲烷燃燒能放出大量的熱，所以是一種很好的氣體燃料
C．煤礦的礦井要注意通風和嚴禁煙火，以防爆炸事故的發生???
D．在空氣中，將甲烷加熱到1000℃以上，能分解成炭黑和氫氣
13、“可燃冰”是天然氣與水相互作用形成的晶體物質，主要存在于凍土層和海底大陸架中。據測定每0.1m3固體“可燃冰”要釋放20m3的甲烷氣體，則下列說法中不正確的是（ ）
A．“可燃冰”釋放的甲烷屬于烴 B．“可燃冰”是水變油，屬于化學變化
C．“可燃冰”將成為人類的后續能源 D．青藏高原可能存在巨大體積的“可燃冰”
14、下列反應中,光照對反應幾乎沒有影響的是( )
A.Cl2和H2反應 B.Cl2和CH4反應
C.CH4的分解反應 D.HClO的分解?
15、完全燃燒一定量的甲烷,其燃燒產物先通過濃硫酸,再通過堿石灰,使裝有堿石灰的玻璃管增重8.8g，則原來的甲烷在標準狀況下體積為( )
A.4.48 L B.2.24 L C.1.12 L D.0.56 L
16、為驗證甲烷分子中含有碳、氫兩種元素,可將其燃燒產物通過①濃硫酸;②澄清石灰水;③無水硫酸銅。正確的順序是( )
A.①②③ B.②③ C.②③① D.③②
17、把純凈的甲烷和氯氣混合在集氣瓶中用玻璃片蓋好放在光亮的地方片刻后，下列有關說法正確的是（ ）
A．氣體發生爆炸反應 B．瓶內氣體的顏色變淺
C．瓶內氣體的壓強不變 D．將蘸有濃氨水的玻棒伸入瓶內會出現白煙
18、如圖是某同學利用注射器設計的簡易實驗裝置。甲管中注入10?mL?4CH 同溫同壓下乙管中注入50?mL?2Cl 將乙管氣體推入甲管中,氣體在甲管中反應,針管用日光照射一段時間。
（1）下列是某同學預測的實驗現象:
①氣體最終變為無色;②實驗過程中,甲管活塞向內移動;③甲管內壁有油珠;④產生火花。其中正確的是
(2)甲管中發生的化學反應類型為
(3)反應后,甲管中剩余氣體能用下列試劑吸收的是
A.水 B.氫氧化鈉溶液 C.硝酸銀溶液 D.飽和食鹽水
(4)反應后,若將甲管中的物質推入盛有適量3AgNO溶液的小試管中會觀察到
,若再向其中滴入幾滴石蕊試液,又觀察到
甲烷燃燒(8)
課 題 最簡單的有機化合物—甲烷（第 1 課時）
科目:高一化學 課型：新授課 班級： 姓名：
【探究目標】1.掌握甲烷的結構和性質。2.了解甲烷的存在和用途。1.使學生初步掌握研究物質的方法──結構
分析、推測性質、設計實驗、觀察現象、分析現象、得出結論。激發學生學習化學的興趣，探索新知識的愿望。
【重點】甲烷的結構和化學性質。
【難點】甲烷的取代反應。
【導向自學】
1. 有機物的定義:
2. 碳氫化合物：
【課堂探究】
一、甲烷
1.存在：
甲烷是 油田氣和煤礦坑道氣的主要成分。
2.分子組成和結構
⑴分子式：
⑵電子式：
⑶結構式：
⑷結構簡式：
⑸空間構型:
3.物理性質
色 、態 、味 、密度與空氣比較 ，溶解性 。
4.化學性質
在通常情況下，甲烷比較穩定，與高錳酸鉀等強氧化劑不發生反應，與強酸、強堿也不發生反應。但是，在一定的條件下，甲烷也會發生某些反應。
⑴氧化反應
甲烷可以在空氣（或氧氣）中安靜燃燒，產生 火焰，同時放出大量的熱。
化學方程式：
注意：（1）有機物化學反應方程式的書寫。用“→”不用“=”
（2）點燃甲烷和空氣（或氧氣）的混合氣體，可能會發生爆炸，因此在進行甲烷燃燒實驗時，必須先 。
⑵取代反應
【實驗】取一個100 mL的大量筒，用排飽和食鹽水的方法先后收集20 mLCH4和80mLCl2（如圖），
放在光亮的地方（注意：不要放在日光直射的地方，以免引起爆炸），等待片刻，觀察發生的現象。
現象
結論
量筒壁上出現
量筒內的液面 ，氣體顏色略微
說明反應中生成了
說明隨著反應的進行，量筒內的氣體總體積在 。
化學方程式：（1）
（2） （3）
（4）
取代反應： 。
注意：(甲烷的取代反應)
①反應條件——光照（室溫下在暗處不發生反應）。
②反應物質——純鹵素單質，例如甲烷與氯水、溴水不反應，與氯氣、溴蒸氣光照條件下發生取代反應。
③甲烷分子中的四個氫原子可逐一被取代，故甲烷的鹵代物并非一種，而是幾種鹵代物的混合物。
【達標測試】
1.下列氣體的主要成分不是甲烷的是（ ）
A.沼氣 B.天然氣 C.煤氣 D.坑道氣
2.下列物質在一定條件下，可與CH4發生化學反應的是（ ）
A.氯氣 B.溴水 C.氧氣 D.酸性高錳酸鉀溶液
【拓展檢測】
3.將等物質的量的甲烷和氯氣混合后，在漫射光的照射下充分反應，生成物中物質的量最大的是（ ）
A.CH3Cl B.CH2Cl2 C.CCl4 D.HCl
4.下列反應中，光照對反應幾乎沒影響的是（ ）
A.氯氣與氫氣的反應 B.氯氣與甲烷的反應
C.氧氣與甲烷的反應 D.次氯酸的分解
5.鑒別甲烷、一氧化碳和氫氣三種無色氣體的方法，是將它們分別（ ）
A.先后通入溴水和澄清的石灰水
B.點燃后罩上內壁涂有澄清石灰水的燒杯
C.點燃，先后罩上干冷的燒杯和內壁涂有澄清石灰水的燒杯
D.點燃后罩上內壁涂有澄清石灰水的燒杯，通入溴水
6.有機物種類繁多的主要原因是（ ）
A.自然界中存在著多種形式的、大量的有機物
B.碳子能與其他原子形成四個共價鍵，且碳原子之間也能相互成鍵
C.有機物除含有碳元素外，還含有其他多種元素
D.有機物的分子結構復雜
【總結回顧】
【課后反思】
甲烷燃燒(9)
碘甲烷是一個鹵代烴，分子式寫為CH3I、MeI，是甲烷的一碘取代物。室溫下為密度大的揮發性液體，偶極矩1.59D，折射率1.5304（20℃、D）、1.5293（21℃、D）。碘甲烷可與常見的有機溶劑混溶，純品無色，暴露于陽光下會分解出碘單質而帶紫色，可通過加入金屬銅去除。碘甲烷少量存在于稻田中。碘甲烷是有機合成中常用的甲基化試劑。
國標編號 61568
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CAS號 74-88-4
中文名稱 碘甲烷
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電子結構式
英文名稱 iodomethane
別 名 甲基碘
分子式 CH3I
外觀與性狀 無色液體，有特臭
分子量 141.95
蒸汽壓 53.32kPa(25.3℃)
熔 點 -66.4℃ 沸點：42.5℃
溶解性 微溶于水，溶于乙醇、乙醚
密 度 相對密度(水=1)2.28；相對密度(空氣=1)4.89 ；
折光率（26℃）n=1.5320
穩定性 穩定
制備
在甲醇與紅磷的混合物中加入碘時，會發生放熱反應而生成碘甲烷：
5 CH3OH + P + 2.5 I2 → 5 CH3I + H3PO4 + H2O
反應中生成了三碘化磷中間體，起到了與甲醇發生碘化反應的作用。
此外，碘甲烷也可由硫酸二甲酯與碘化鉀在碳酸鈣存在下反應制得：
(CH3O)2SO2 + KI → K2SO4 + 2 CH3I
先將反應產物蒸餾，然后用Na2S2O3、水和Na2CO3溶液洗滌，便可得到純凈的碘甲烷。
用途
1、用作甲基化試劑外，碘甲烷的應用還有：
2、曾被提議用作殺菌劑、除草劑、殺蟲劑或殺線蟲劑及滅火器組分
3、用作土壤消毒劑，作為溴甲烷（被蒙特利爾公約禁止使用）的替代品
4、由于折射率的緣故，碘甲烷在顯微鏡方面也有應用
5、危險標記 14(有毒品) 主要用途 用于醫藥、有機合成、吡啶的檢驗、顯微鏡檢查等
對環境的影響
該物質對環境可能有危害，應注意對大氣的污染。
一、健康危害
侵入途徑：吸入、食入、經皮吸收。
健康危害：本品對中樞神經和周圍神經有損害作用，對皮膚粘膜有刺激作用。
二、毒理學資料及環境行為
毒性：屬中等毒性。
急性毒性：LD50100～200mg/kg(大鼠經口)；76mg/kg(小鼠經口)；LC501300mg/m3，4小時(大鼠吸入)；900mg/m3，2小時(小鼠吸入)
刺激性：人經皮：1g，30分鐘，輕度刺激。
致突變性：微生物致突變：鼠傷寒沙門氏菌2uL/皿；大腸桿菌20umol/L。哺乳動物體細胞突變性：小鼠淋巴細胞15mg/L，2小時。
致癌性：IARC致癌性評論：動物陽性。
危險特性：受熱分解放出有毒的碘化物煙氣。
燃燒(分解)產物：一氧化碳、二氧化碳、碘化氫。
實驗室監測方法
1，2-萘醌-4-磺酸鈉比色法《空氣中有害物質的測定方法》杭士平主編
色譜/質譜法《固體廢棄物試驗分析評價手冊》中國環境監測總站等譯
熱解吸-氣相色譜法
環境標準
中國(TJ36-79)車間空氣中有害物質的最高容許濃度 1mg/m3[皮]
應急處理處置方法
一、泄漏應急處理
迅速撤離泄漏污染區人員至安全區，并立即隔離150米，嚴格限制出入。切斷火源。建議應急處理人員戴自給正壓式呼吸器，穿防毒服。不要直接接觸泄漏物。盡可能切斷泄漏源，防止進入下水道、排洪溝等限制性空間。小量泄漏：用砂土或干燥石灰或蘇打灰混合。大量泄漏：構筑圍堤或挖坑收容。用泡沫覆蓋，降低蒸氣災害。用防爆泵轉移至槽車或專用收集器內，回收或運至廢物處理場所處置。
二、防護措施
呼吸系統防護：空氣中濃度超標時，應選擇佩帶自吸過濾式防毒面具(半面罩)。
眼睛防護：戴化學安全防護眼鏡。
身體防護：穿透氣型防毒服。
手防護：戴防化學品手套。
其它：工作現場禁止吸煙、進食和飲水。工作畢，沐浴更衣。單獨存放被毒物污染的衣服。洗后備用。注意個人清潔衛生。
三、急救措施
皮膚接觸：脫去被污染的衣著，用肥皂水和清水徹底沖洗皮膚。就醫。
眼睛接觸：提起眼瞼，用大量流動清水或生理鹽水徹底沖洗至少15分鐘。就醫。
吸入：迅速脫離現場至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難，給輸氧。如呼吸停止，立即進行人工呼吸。就醫。
食入：飲足量溫水，催吐，就醫。
滅火方法：消防人員須佩戴防毒面具、穿全身消防服。滅火劑：霧狀水、泡沫、二氧化碳、砂土。
擴展閱讀：
? 1 《有機合成事典》
? 2 維基百科-碘甲烷
甲烷燃燒(10)
1 擴散燃燒是指可燃氣體噴口（管口或容器泄露口）噴出，在噴口處與空氣中的氧邊擴散混合，邊燃燒的現象。如天然氣井口發生的井噴燃燒。
⑵預混燃燒是指可燃氣體與氧在燃燒前混合，并形成一定濃度的可燃混合氣體，被火源點燃所引起的燃燒，也叫動力燃燒。如氣體爆炸。
⑶蒸發燃燒是指熔點較底的可燃固體，受熱后熔融，然后像可燃液體一樣蒸發成蒸氣而燃燒。如硫、瀝青、石蠟、高分子材料、萘和樟腦等。
⑷分解燃燒是指分子結構復雜的固體可燃物，在受熱分解出其組成成分及加熱溫度相應的熱分解產物，在氧化燃燒。如天然高分子材料中的木材、紙張、棉、麻、毛以及合成高分子纖維等。
⑸表面燃燒是指有些固體可燃物的蒸氣壓非常小或難于發生熱分解，不能發生蒸發燃燒或分解燃燒，當氧氣包圍物質的表層時，呈熾熱狀態發生無火焰燃燒，它屬于非均相燃燒。如木炭、焦碳、鐵、鎢等。
⑹陰燃是指某些固體可燃物在空氣不流通，加熱溫度較低或可燃物含水份較多等條件下發生的只冒煙、無火焰的燃燒現象。有焰燃燒和陰燃要一定的條件下可以相互轉化。如成捆堆放的棉、麻、紙張及大量的堆放的煤、雜草、濕木材等。
