天然气的利用-甲烷课件
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天然气中除了含有硫化氢外，还含有二硫化碳（CS2）、羰基硫 （COS）、硫醇（CH3SH、C2H5SH)、噻吩（C4H4S）、硫醚（CH3SCH3) 等有机硫化物，但主要含有硫化氢，有机硫属于微量范围。
6. 二氧化碳含量 天然气中二氧化碳的体积百分含量 。由于二氧化
碳具有不可燃烧性和在水存在时具有腐蚀性，一些国家规定天然气中二氧 化碳的含量不得高于2～3％。
表1－3 我国天然气质量指标
项目
高位热值
A组
MJ／Nm3
B组
总硫（以硫计）含量，mg/m3
硫化氢含量， mg/m3
二氧化碳含量，%(体）
水份，
质量指标
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
>31.4(>7500 kcal/m3)
14.65～31.4（3500 ～7500 kca/m3)
≤ 150
≤ 270
≤ 480
＞ 480
≤6
前言
天然气资源及其利用 天然气的组成与分类 天然气处理与加工的目的及内容 商品天然气的质量指标
三、 天然气在能源消费中的地位 据近20年统计，世界天然气的消费量大致以平均每年2～3%的速度在增 长；在当今世界能源消费结构中，达到24%，成为三大主力之一。目前，世 界正处于天然气取代石油而成为世界主要能源的过度时期，国际能源界普 遍认为，今后，世界天然气产量和消费量将会以较高的速度增长，2020年 以后世界天然气的产量将要超过煤和石油，成为世界最主要的能源，21世 纪将是天然气的世纪。
正确选用燃烧设备或燃具时所必须考虑的一项质量指标。用H表示，
单位为 KJ/m3
低热值
热值
高热值
各国习惯不同，有的取高热值，有的取低热值，我国取高热值。
甲烷的转化和利用
甲烷的转化和利用甲烷是一种丰富的可再生，低碳的天然气，它含有一氧化碳（CO），两氧化碳（CO2），氢（H2）和甲烷（CH4）等组成部分。
由于低辐射性，环境正被积极推广作为家庭和工业燃料的重要供求来源。
一、甲烷的提炼1.1传统提炼：采用除外法将甲烷从其他成分中分离出来。
传统提炼方法分为低温冷凝法和深度分离法。
最常用的是深度分离法，它使用压缩机将甲烷浓度提高到97%以上，达到提炼所需要的高品质要求。
1.2新型提炼：随着新型能源的发展，非传统的提炼方法越来越成为主流，如超臨界液体溶剂技术、微流技术和分子滤技术。
超臨界液体溶剂技术利用超臨界溶剂来改变甲烷的极性，使其与其他分子体系分离，从而实现分离。
微流技术可以利用物理分离原理，将甲烷和非甲烷空间分离，有效实现分离。
二、甲烷的转化及利用2.1甲烷转化：其中活性炭吸附分甲烷转化可以有效地分离甲烷，从而满足用于进一步加工的工业应用。
2.2甲烷利用:（1）热电联产：热电联产可以从甲烷收集的氢，在温度范围内进行合成，制备氢燃料电池；（2）甲烷水裂解：利用热能将甲烷水裂解成氢和一氧化碳，为制备高纯度氢气提供原料；（3）汽轮机利用甲烷：利用汽轮机利用甲烷发电，节约高碳资源，减少环境污染；（4）甲烷发动机：利用发动机可以有效消耗甲烷，替代汽油燃料，用于轮船，汽车等运输工具的运行；（5）甲烷催化裂化：利用催化剂将甲烷转化为低碳的产物，从而缓解室内污染，为绿色能源贡献力量。
综上所述，甲烷是一种可再生的低碳天然气，它具有优良的环境净化效果，可以通过不同的提炼方法进行提炼；可以通过转化、利用等方法将甲烷转化为各种低碳能源，实现可持续发展。
同时，科学研究也正不断提升这种低碳能源的转化和利用效率，推动甲烷发挥更多的作用，为环境保护、资源开发及能源市场的稳定发展贡献力量。
甲烷的综合利用
目录
背景 天然气化工 发展趋势ห้องสมุดไป่ตู้
背景
众所周知，煤、石油和天然气等矿物资源是世界能源 和现代化学工业的主要支柱。随着石油资源的日益枯 竭，价格的不断上涨；煤炭资源尽管丰富，但使用时 污染严重，对环境保护不利。因此人们理所当然关注 有着丰富来源、能作为优质清洁能源和化工原料的天 然气，这样天然气就在现代化工中扮演了更加重要的 角色。
由合成气制甲醇的基本反应为：
乙炔、氢、炭黑、硝基甲烷、氯甲烷、氢氰酸、二硫化碳等
直接转化
无氧低温制乙烷等
氧化偶联制乙烯
无氧芳构化 部分氧化制甲醇或甲醛
甲烷
合成氨
间接转化 合成气
甲醇 二甲醚 低碳烯烃、低碳混合醇 液体燃料
合成气
甲醇
二甲醚
F-T合成
合成柴油 乙烯丙烯
CH4的间接转化
MTO
甲烷制甲醇
甲醇作为重要的基本有机化工原料之一，被誉为C1化学的“基石”，在基本有 机原料中的地位仅次于乙烯、丙烯和苯。甲醇是甲醛、甲基叔丁基醚、醋酸、 甲酸甲酯、氯甲烷、甲胺、二甲醚及其他各种合成材料的原料。
天 然 气
造 气
压 缩
合 成
分 离 精 馏
甲 醇
图1-1天然气制甲醇的工艺步骤
所谓的合成气是由H2和CO按一定比例组成的、供化学合成的一种 原料气。以甲烷为原料合成，一班需先借助水蒸气转化法把它转化 为合成气。其基本反应为： CH4+H2O CO+2H2 CO+3H2-205.78kJ/mol CH3OH+90.77kJ/mol
关于甲烷
最低空轨道能量又很高，达9.8eV，很 难接受电子
四个成键轨道，能量很低（-15～12eV), 表明从甲烷分子中取出电子很困难， 需化12～15eV能量
甲烷完整PPT课件
目录
• 甲烷基本概念与性质 • 甲烷制备方法与工艺流程 • 甲烷燃烧反应与能量转换原理 • 甲烷储存运输技术发展现状与挑战 • 甲烷在工业生产和生活中应用案例 • 实验操作注意事项与安全防护措施
01
甲烷基本概念与性质
甲烷定义及分子式
甲烷定义
最简单的有机化合物，由碳和氢 元素组成。
燃烧反应方程式及条件
甲烷燃烧反应方程式
CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O
燃烧条件
需要足够的氧气供应和一定的点燃温度。
能量转换原理及效率分析
能量转换原理
甲烷燃烧时，化学能转化为热能和光 能。
效率分析
燃烧效率受氧气供应、燃烧温度、燃 烧室设计等因素影响，高效燃烧技术 可提高能量转换效率。
环保性能评估及排放标准
与卤素单质发生取代反应，生成卤代 烃。
甲烷在自然界中存在形式
天然气
甲烷是天然气的主要成分，广泛存在于地下 岩石储层中。
沼气
在沼泽地带、污水沟、动物粪便等环境中， 由微生物发酵产生。
煤层气
赋存在煤层中的甲烷，以吸附状态存在于煤 基质颗粒表面。
重要性及应用领域
能源领域
作为燃料，广泛应用于 民用、工业、交通等领
Байду номын сангаас域。
化工原料
用于生产合成氨、甲醇 、甲醛等化工产品。
温室气体
甲烷是一种重要的温室 气体，对全球气候变化
有重要影响。
其他应用
用作制冷剂、发泡剂等 。
02
甲烷制备方法与工艺流程
天然气分离法
01
02
03
天然气成分及性质
天然气主要由甲烷组成， 同时含有少量乙烷、丙烷 等烃类以及硫化氢、二氧 化碳等非烃类成分。
煤制天然气甲烷化课件
煤制天然气甲烷化技术具有高效、环保、可实现煤炭资源的 高附加值利用等优点，但也存在投资大、技术复杂等挑战。
煤制天然气甲烷化技术的历史与发展
历史
煤制天然气甲烷化技术最早起源于 20世纪初，经过多年的研究和发展 ，技术逐渐成熟。
发展
近年来，随着环境保护意识的提高和 能源结构的调整，煤制天然气甲烷化 技术得到了快速发展，成为煤炭清洁 利用的重要方向之一。
煤制天然气甲烷 化课件
目录
• 煤制天然气甲烷化技术概述 • 煤制天然气甲烷化技术原理 • 煤制天然气甲烷化技术设备 • 煤制天然气甲烷化技术经济分析 • 煤制天然气甲烷化技术安全与环
保 • 煤制天然气甲烷化技术未来发展
展望
01
煤制天然气甲烷化技术概 述
定义与特点
定义
煤制天然气甲烷化技术是一种将煤炭转化为天然气的过程， 通过一系列化学反应将煤中的碳、氢元素转化为甲烷（CH4 ）。
煤制天然气甲烷化催化剂
煤制天然气甲烷化催化剂是实现 高效甲烷化的关键因素之一。
常用的催化剂有镍基催化剂、铬 基催化剂和铁基催化剂等，其中 镍基催化剂具有较高的活性和稳
定性。
催化剂的制备方法、活性组分和 载体对催化剂的性能有重要影响 ，选择合适的催化剂可以提高甲 烷化效率和降低副反应的发生。
03
煤制天然气甲烷化技术设 备
04
煤制天然气甲烷化技术经 济分析
投资成本分析
固定资产投资
包括甲烷化装置、配套设 施和辅助设备的购置、安 装费用。
流动资金投入
涉及原材料、燃料、水、 电等物资的采购和储备。
土地费用
获取项目所需土地的使用 权所需要支付的费用。
运行成本分析
01
甲烷(说课稿)
甲烷(说课稿)甲烷（说课稿）引言概述：甲烷是一种无色、无味的气体，是天然气的主要成分之一。
它具有高热值、低污染和广泛应用等特点，被广泛用于燃料、化工和能源等领域。
本文将从甲烷的性质、来源、应用、环境影响和未来展望等五个方面进行详细阐述。
一、性质1.1 物理性质：甲烷是一种无色、无味、无毒的气体，密度轻于空气，熔点为-182.5℃，沸点为-161.5℃。
1.2 化学性质：甲烷是最简单的烷烃，分子式为CH4，燃烧时产生二氧化碳和水，是一种典型的烃类燃料。
1.3 热值和燃烧特性：甲烷具有高热值，每克甲烷燃烧可释放约55.5千焦的热能，燃烧过程中不产生灰尘和污染物。
二、来源2.1 天然气：甲烷是天然气的主要成分，占比约为70-90%，天然气是通过地下沉积物中的有机物在高温高压条件下形成的。
2.2 生物发酵：甲烷也是一种由微生物发酵产生的气体，例如沼气就是由有机废弃物经过微生物发酵产生的甲烷和二氧化碳的混合物。
2.3 人工合成：甲烷也可以通过人工合成的方式获得，例如通过催化剂催化一氧化碳和氢气反应得到合成气，再通过合成气转化反应制得甲烷。
三、应用3.1 燃料：甲烷是一种重要的燃料，广泛应用于煤气、燃气轮机、燃气发动机等领域，具有高热值、清洁环保的特点。
3.2 化工原料：甲烷是许多化学品的重要原料，例如乙烯、甲醇等，这些化学品广泛应用于塑料、纺织、医药等行业。
3.3 能源转化：甲烷可以通过催化剂转化为合成气，再进一步转化为液体燃料，例如甲醇和二甲醚，用于汽车、船舶等领域。
四、环境影响4.1 温室效应：甲烷是一种温室气体，对地球的大气层起到温室效应的作用，对全球气候变化有一定影响。
4.2 大气污染：甲烷在燃烧过程中会产生二氧化碳，二氧化碳是一种主要的温室气体，对大气环境造成污染。
4.3 安全隐患：甲烷是一种易燃气体，在储存、运输和使用过程中存在着爆炸和火灾等安全隐患。
五、未来展望5.1 清洁能源：随着环保意识的提高，人们对清洁能源的需求也越来越大，甲烷作为一种清洁燃料将会得到更广泛的应用。
甲烷PPT精品课件
我也要象他一 样，做一个出
名的商人
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我们聪明勤劳的祖先是怎样赋 予龙的形象？
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龙，作为中华民族的图
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龙文化的久远，龙文化的深厚， 不仅在东方永远闪光，在世界历史上 也永远闪光！
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甲烷
3、甲烷的受热分解
在隔绝空气并加热至1000℃的高 温下，甲烷分解 高温 CH4 C + 2H2
合成氨、汽油的原料 橡胶工业的原料
可以用于制造颜料、油墨、油漆等
五.甲烷的用途:
1.做燃料 ； 2.制取氯仿、四氯化碳、氢气和炭黑； 3.作其他有机化工原料。
六、前景
a.国内外推广代用燃料（主要成分是 CH4 ） 的情况美国、日本、欧洲是当今世界3个代用 燃料开发、研究、使用的主体，而且都制订了 相应的法规政策，以确保代用燃料的推广使用 b.我国天然气资源十分丰富，NG(天然气）及LPG （液化石油气）汽车已进入实施阶，现有5000辆 NG汽车；1988年，中国石油天然气总公司进行 CNG汽车试运行，至今运行情况良好；上海、广 州、深圳、哈尔滨、成都、西安等地代用燃料车 等都已驶上街头。
c.专家们认为，21世纪沼气在农村之所以能够
成为主要能源之一，是因为它具有不可比拟的 特点，特别是在我国的广大农村，这些特点就 更为显著了。 我国地广人多，生物能资源丰 富。研究表明，在21世纪无论在农村还是城镇， 都可以根据本地的实际情况，就地利用粪便、 桔杆、杂草、废渣、废料等生产的沼气来发电。
2．以下关于甲烷的说法中错误的是 A．甲烷分子是由极性键构成的分子 B．甲烷分子具有正四面体结构
( D )
C．甲烷分子中四个 C—H 键是完全等价的键 D．甲烷分子中具有非极性键
解析 甲烷分子的正四面体结构中， 四个键的长度、 角度相等， 四个氢原子的位置一样， 分子中的 C—H 键为极性键。
3．下列物质在一定条件下可与 CH4 发生取代反应的是 ( C ) A．氧气 C．氯气 B．溴水 D．酸性 KMnO4 溶液
解析 反应。
甲烷的利用
H 2O
4
2
已知1mol甲烷完全燃烧生成CO2气体和 液态水放出的热量为890.3KJ，试写出
热化学方程式。
讨论：如何证明甲烷的燃烧 产物为水和CO2？
在火焰上罩一个冷而干 燥的烧杯，烧杯内壁有 水雾，倒转烧杯，向内 加入一些澄清石灰水， 振荡后发现澄清的石灰 水边浑浊。
B.分解反应：
CH 4 高温C 2H 2
P58：拓展视野（自学）
探究活动：
已知甲烷的密度在标准状况下是 0.717g/L，含碳75%，含氢25%。利用这 些数据怎样确定甲烷的分子式？
摩尔质量 （相对分子质量)
分子式
分子中各原子物质的量比 （各组成原子个数最简比）
根据有机物的组成和结构特点; 烃
有机物 烃的衍生物
高分子化合物（包括人工合成）
(4) CHCl3 Cl2 光CCl4 HCl
(四氯甲烷)
实验探究：P60（甲烷的取代反应） 讨论实验现象和结论。
想知道吗？
有机物烃分子中去掉一个氢原子后 剩余的部分叫做基团。例如： CH3—叫甲基。
根据反应物和生成物的性质推测、归纳 甲烷取代反应的现象。
1.气体颜色变浅； 2.水面上升； 3. 油状液体附着在试管壁； 4.NaCl晶体析出。
通式：CnH2n+2
具体有：10以下：甲、乙、丙、 丁、戊、已、庚、辛、壬、癸。 10以上用具体的数字表示。
结构式与结构简式的区别：
同系物：结构相似，在分子 组成上相差一个或若干个 “CH2”原子团的有机化合物 互称同系物。
注意与同位素、同分异构体、 同素异形体的区别。
二、化石燃料与有机化合物 1、天然气：主要成分是甲烷。
可燃冰是天然气（甲烷等）
甲烷：课件六(21张PPT)
课后思考及探究
1.设计一个简单实验证明甲烷与氯气发生了取代反应。 2.上网查询资料完成下表：
化学式
名称（俗名） 溶解性 常温状态
CH3Cl
CH2Cl2
CHCl3
CCl4
用途
1摩尔甲烷在光照的情况下最多可以与 几摩尔氯气发生取代反应？ 4mol
若要制得等物质的量的4种卤代产物， 需氯气多少摩尔？
2.5mol
1、 12 C
6 14 6
C
2、白磷、红磷
3、
H H | | H－C－Cl 、Cl－C－Cl | | Cl H
返回
在光照条件下，将等体积的甲烷和氯 气混合，得到的产物中物质的量最多 的是( D ) A、CH3Cl B、CH2Cl2 C、CCl4 D、HCl
返回
向下列物质的水溶液中滴加硝酸银 溶液，能产生白色沉淀的是（BE） A、CH3Cl B、NaCl C、KClO3 D、CCl4 E、HCl
返回
3.甲烷的受热分解
指出：同分异构体分子量一定相同，分子量相 同的物质不一定是同分异构体 如：C2H5OH (乙醇)与HCOOH(甲酸) “五同”：同分异构、同系物、同位素、 同素异形体、同种物质
同位素、同素异形体、同系物、同分异构体 四种概念的比较
概 念 同位素 内 涵 比较对象 原子 单质 实 例 氕、氘、氚 O2、 O3
和
氢
(ting)
根据结构不同，烃又可分为：
烷烃 wá n 烯烃 xī 炔烃 quē 芳香烃
最简单的烷烃 ——甲烷
火星雾气—甲烷
可燃冰—甲烷
西气（甲烷）东输 管道施工现场
沼气（甲烷）的制取和利用
甲烷
一、甲烷的物理性质与存在：
甲烷的使用流程
甲烷的使用流程1. 甲烷简介甲烷，化学式为CH4，是一种无色、无味的气体，也是天然气的主要组成成分之一。
甲烷具有高效的燃烧性能和广泛的应用领域，被广泛用作燃料和化学原料。
2. 甲烷的获取方式甲烷作为天然气的主要成分之一，可以通过以下方式获取： - 开采天然气: 天然气中含有丰富的甲烷，通过天然气井开采，可以获取甲烷。
- 生物发酵: certain microorganisms can produce methane as a metabolic byproduct. This process is called anaerobic digestion and is commonly used for waste treatment and biogasproduction. - 工业合成: 通过催化反应将碳和氢源合成甲烷。
3. 甲烷的存储与运输甲烷常用的存储方式包括： - 储存在高压容器中: 将甲烷压缩至高压状态，通常以气态储存。
- 储存在液态中: 在低温下，甲烷可以液化并存储于储罐中。
甲烷的运输主要有以下几种方式： - 管道输送: 天然气管网是将甲烷从生产地输送到消费地的主要方式。
- 压缩天然气运输: 将甲烷压缩成高压气体，装载到专用储罐车或集装箱中进行运输。
- 液化天然气运输: 在低温下将甲烷液化成液态天然气（LNG），通过专用船舶或集装箱进行长距离运输。
4. 甲烷的主要应用领域甲烷在各个行业中都有广泛的应用，包括但不限于以下几个方面： - 燃料: 甲烷作为一种高效、清洁的燃料，在家庭、商业和工业领域中被广泛用作供暖、烹饪、发电和工业生产。
- 交通运输: 甲烷被用作车用燃料，可以作为天然气车辆的动力来源，减少对传统石油燃料的依赖。
- 化学原料: 甲烷是化学工业中的重要原料，可以用于合成多种化学品，如乙烯和甲醇等。
- 可持续能源: 生物甲烷是一种可再生能源，可以通过有机废弃物的发酵和转化过程中产生，被广泛应用于能源产生和减少温室气体排放。
高三化学甲烷3.ppt
三、 同分异构体： 化合物具有相同的分子式，但具有不同结构的现象，叫做同分异构现象。如正丁 烷和异丁烷。（甲、乙、丙烷有同分异构现象吗？） 具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体。 （1. 练习戊烷、己烷的同分异构体的写法。 2. 1H和2H 、1H2和2H2、白磷和红磷、 石墨和金刚石是否同分异构体？）
第一课时
1.甲烷的用途
（1）甲烷是天然气、沼气、油田气和煤矿坑道气的主要成分。 （2）“西气东送”就是将新疆等地的天然气，通过管道东输到
长江三角洲，最终到达上海的一项巨大工程。 （3）天然气高效、低耗、污染小的清洁能源。它还是一种化
工原料。 （4）“西气东送”工程是我国开发西部的一项重大举措。“西气
CH2Cl2 + Cl2
CHCl3 + HCl
光照
CHCl3 + Cl2
CCl 4+ HCl
②取代反应是有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所取代 的反应。
③甲烷与氯气的反应，共得到五种产物，其中一氯甲烷和氯化氢为气态，其 余为液态。氯化氢易溶于水，其余难溶于水。
第二课时 对比以下它们结构上有什么不同：
阅读课本有机物的命名方法，然后练习下面物质给命名：
命名方法、步骤和注意事项 1． 烷烃的命名方法--根据分子里所含碳原子的数目来命名。 A.碳原子数在十以下的，依次用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、 壬、癸来表示。如：戊烷、辛烷等。（石油液化气就是丙烷和丁烷 的混合气，打火机里的液体主要是丁烷） B.碳原子数在十以上的，就用数字来表示。 如：十一烷、十七烷等 2.烷烃的通式： CnH（2n+2） 3.烷烃的分类： A.链烃 B.环烷烃（通式：CnH2n 命名为：环某烷）环烷烃的性质与饱和链烃的 性质很相似。在环烷烃里，工业上用途较广的有环己烷，它是无色液 体，易挥发，易燃烧，是生产合成纤维锦纶的一种重要原料，也是一 种有机溶剂。 4．烷烃的物理性质：各种烷烃的物理性质随着分子里碳原子数的递增，发 生规律性的变化。 如：常温下的状态是由气态（1~4个碳原子）、液态（5~16个碳原子） 到固态（17个碳原子以上）沸点逐渐增加；液态时的密度逐渐增加 。
天然气的利用-甲烷
天然气冷凝
天然气冷凝是指将天然气中的 重烃组分通过低温冷凝分离出 来，得到干气和冷凝油。
冷凝得到的干气主要成分为甲 烷，可作为燃料气或用于化工 生产。
冷凝油可以作为燃料或化工原 料，也可以通过裂化、加氢等 工艺进一步加工成高附加值的 化学品。
麻醉剂
甲烷的衍生物如氟代烃等可以作为麻醉剂，用于手术过程中使病 人失去意识。
消毒剂
甲烷可以制备甲醛，甲醛是一种常用的消毒剂，用于医疗器械、 手术室等场所的消毒。
药品原料
甲烷的衍生物可以作为药品原料，用于生产抗生素、止痛药等药 物。
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生物在分解过程中会产生甲烷，因此沼气的主要 成分也是甲烷。
甲烷也可通过化学合成方法制得，但这种方法成 本较高，且产生的甲烷纯度不高。
02
天然气中甲烷的利用
天然气燃烧
天然气燃烧是甲烷最直接的利用方式，通过燃烧天然气可以释放出大量的热能，用 于家庭取暖、工业加热、发电等。
天然气燃烧产生的二氧化碳比煤炭和石油少，因此天然气燃烧是一种相对较为环保 的能源利用方式。
甲烷在化工领域的应用
合成氨
甲烷是合成氨的重要原料之一，通过高温高压条件下的反应，可以 合成氨，进而生产尿素、硝酸等化工产品。
甲醇
甲烷可以用于合成甲醇，甲醇是重要的化工原料，可用于生产甲醛、 乙酸等有机化学品。
氯代烃
甲烷可以与氯气发生取代反应，生成一系列氯代烃，如一氯甲烷、二 氯甲烷等，这些化合物在农药、医药、塑料等领域有广泛应用。
天然气发酵
天然气发酵是指利用天然气中的甲烷 和二氧化碳在微生物的作用下转化成 乙醇、丁醇等有机物。