甲烷的用途

 1、甲烷的用途燃料　　天然氣的主要成分是甲烷,可直接用作氣體燃料化工原料　　甲烷氣體高溫分解可得炭黑,用作顏料、油墨、油漆以及橡膠的添加劑等;氯仿和CCl4都是重要的溶劑。 　　甲烷在自然界分布很廣，是天然氣、沼氣、坑氣及煤氣的主要成分之一。它可用作燃料及制造氫、一氧化碳、炭黑、乙炔、氫氰酸及甲醛等物質的原料。編輯本段對環境的影響　　健康危害 　　侵入途徑：吸入。 　　健康危害：甲烷對人基本無毒，但濃度過高時，使空氣中氧含量明顯降低，使人窒息。當空氣中甲烷達25%-30%時，可引起頭痛、頭暈、乏力、注意力不集中、呼吸和心跳加速、共濟失調。若不及時遠離，可致窒息死亡。皮膚接觸液化的甲烷，可致凍傷。 　　毒理學資料及環境行為 　　毒性：屬微毒類。允許氣體安全地擴散到大氣中或當作燃料使用。有單純性窒息作用，在高濃度時因缺氧窒息而引起中毒?？諝庵羞_到25～30%出現頭昏、呼吸加速、運動失調。 　　急性毒性：小鼠吸入42%濃度×60分鐘，麻醉作用；兔吸入42%濃度×60分鐘，麻醉作用。 　　危險特性：易燃，與空氣混合能形成爆炸性混合物，遇熱源和明火有燃燒爆炸的危險。與五氧化溴、氯氣、次氯酸、三氟化氮、液氧、二氟化氧及其它強氧化劑接觸反應劇烈。 　　

2、乙烯在常溫下為無色、易燃燒、易爆炸氣體，以它的生產為核心帶動了基本有機化工原料的生產，是用途最廣泛的基本有機原料，可用于生產塑料、合成橡膠，也是乙烯多種衍生物的起始原料，其中生產聚乙烯、環氧乙烷、氯乙烯、苯乙烯是最主要的消費，約占總產量的85％裂解的原料烴有氣態和液態之分，氣態的有煉廠氣、天然氣的凝析液，液態的有汽油、煤油、柴油。原油在高溫的裂解爐管內生成焦炭，不能長期運轉，自今未能在工業應用。氣態原料裂解溫度高，乙烯收率高（可達85％），操作方便（裂解管不易結焦），但原料資源少，副產少。液態原料來源廣泛，裂解溫度低，收率較低（乙烯收率為25％   ~   30％），但副產物多，便于綜合利用，生產中需定時清除爐管內的焦炭。我國以輕柴油為主要原料，美國以天然氣為主，西歐、日本以輕汽油為主。為減少在爐管中生成焦炭，裂解原料中加入水蒸氣。裂解爐有多種型式，核心是放在爐膛內成排的爐管，采用專門的燃燒器向爐管供熱。物料離開裂解爐的溫度為850   ~   900℃。   爐管采用耐熱合金鋼制成。乙烯可由煤焦爐所產煤氣中分離，也可由乙醇（酒精）脫水制取。自1923年開始采用裂解法后，上述兩種方法不斷減少，目前只有少量生產。烴類裂解也有多種具體實施方法，至今只有管式爐法獨領風騷，占生產能力的99％以上，各公司開發的技術都有自己的特點。同是管式爐，也有不同的結構，   總體上看是大同小異。乙烯的生產示意流程圖見圖3   －   1。原料經加熱后進入裂解爐，產生的高溫裂解氣先入急冷鍋爐快速降溫（產生的高壓水蒸氣可帶動壓縮機），然后再用冷油和水降溫，冷卻后的氣體進分離工序。以柴油原料獲得的裂解氣組成十分復雜，主要是乙烯，丙烯（合計占45％），其余為氫和甲烷（約10％），乙烷和丙烷（約10％），碳四餾分（約10％）以及碳五和以上餾分（約20％）。少量有害雜質為水、硫化氫、二氧化碳、乙炔等。通常采用加壓低溫精餾的方法分離乙烯及各種有用產物，具體工藝流程的安排與裂解氣組成及產品純度要求有關。分離提純中安排有壓縮（加壓）、脫水、脫硫、脫炔等工序和多個精餾塔，分離后獲得乙烯、丙烯（產量與原料有關，以柴油為原料時，產量約為乙烯的40％），其余為氫   －   甲烷，乙烷、丙烷（重新裂解）、碳四餾分（另設裝置加以回收利用）、裂解汽油（另設裝置生產芳烴）。整個裂解分離過程需要材料、設備多，尤其是爐管、廢熱鍋爐、大型壓縮機、制冷設備、低溫換熱設備、大型精餾塔都需大量資金投入，而且技術密集，加上生產流程復雜，物料處理最大，整個生產裝置形成了龐大的集群。   芳烴   　　芳烴指結構上含有苯環的烴。作為基本有機原料應用最多的是苯、乙苯、對二甲苯，此外還有甲苯和鄰二甲苯。芳烴的來源有：煉油廠重整裝置；乙烯生產廠的裂解汽油；煤煉焦時副產。目前通過煤煉焦獲得的芳烴已不占重要地位。不同來源獲得的芳烴其組成不同，因此獲得的芳烴數量也不相同。裂解汽油中苯和甲苯多，二甲苯少；重整汽油是苯少，甲苯和二甲苯多。乙苯在這兩種油中都少。這種資源與需求的矛盾促進了芳烴生產技術的發展。   乙苯是制苯乙烯的原料，苯乙烯是聚苯乙烯、丁苯橡膠（在合成橡膠中產量最大）的原料，因此，乙苯通常采用合成法，即由乙烯和苯制成乙苯，再由乙苯制苯乙烯。甲苯資源較多，但應用較少，為彌補苯的不足，可由甲苯制苯。目前這一工藝應用很少，一是苯供應充足；二是技術上困難較多；三是經濟上不夠合理。還應指出，二甲苯有三種異構體：鄰二甲苯、間二甲苯、對二甲苯。對二甲苯需求量最大，鄰二甲苯居中，間二甲苯最??；供應量卻是間二甲苯最大，鄰二甲苯和對二甲苯相近。為滿足要求（主要是生產滌綸），首先把對二甲苯分離出來（采用吸附法和低溫結晶法），通過異構化反應，把間二甲苯轉化成對二甲苯。此外把資源較多的甲苯（由7個碳原子組成）和應用較少的碳九芳烴（由9個碳原子組成）進行反應，可制成碳八芳烴（二甲苯的混合物）。芳烴的制取方法說明：只有深入開展科學研究，掌握和利用規律，才能充分利用已有資源，滿足人們日益增長的需求。   環氧乙烷和乙二醇的生產及應用   　　環氧乙烷是以乙烯為原料生產的產品，產量僅次于聚乙烯塑料，居第二位。它是低沸點（10.4℃）的易燃易爆氣體（在空氣中含3％   ~   100％   均可爆炸）。乙二醇是環氧乙烷與水的反應物，是最重的環氧乙烷衍生物。它是粘稠液體，沸點197.6℃,   有毒。除乙二醇外，環氧乙烷產量的10％   ~   20％   用于生產表面活性劑及其它多種化工原料。乙二醇的主要應用是制取滌綸纖維和聚酯樹脂，其次是用于汽車冷卻系統的抗凍劑（與水混合后，結冰溫度可以降至－   70C）以及溶劑、潤滑劑、增濕劑、炸藥等。環氧乙烷與乙二醇通常安排在一個裝置生產。環氧乙烷的生產幾經變化，目前廣泛采用的是在銀催化劑存在下，用氧氣直接氧化，反應溫度為250   ~   290℃，反應壓力為2兆帕。乙二醇的生產方法變化較小，都是采用環氧乙烷與大量水在150   ~   200℃，   2   ~   2.5   兆帕的條件下直接水合。   乙苯、苯乙烯的生產及應用　　乙苯是具有芳香味的可燃液體，沸點為136.2℃。煉油廠的重整裝置和烴類裂解制乙烯是都有乙苯生成，但產量低，分離提純困難。通常都采用乙烯與苯反應合成乙苯。乙苯絕大部分用于制苯乙烯。苯乙烯也是有芳香味的可燃液體，沸點145.2℃。苯乙烯極易聚合，除非立刻使用，否則需加入阻聚劑（如對苯二酚）。苯乙烯是重要的聚合物單體，主要用于生產聚苯乙烯塑料、丁苯橡膠，還可制造泡沫塑料，可與多種單體共同聚合，生產多種工程塑料以及熱塑性彈性體，產品用途極為廣泛。乙烯與苯合成乙苯時，催化劑可以用三氯化鋁（液相法）、磷酸、硅藻土、三氟化硼－   三氧化二鋁或分子篩（牌號為ZSM   -   5）。使用ZSM   -   5   分子篩催化劑時，反應溫度為370~425℃，1.4   ~   2.8兆帕，過程無腐蝕，也無污染。為維持連續生產，采用兩個反應器交替使用，以便催化劑除焦再生時不停產。乙苯脫氫制苯乙烯是當前的主要生產方法（產量占90％）。在催化劑（主要是鐵的氧化物）存在下，反應溫度為610   ~   660℃。   采用蒸餾法分離未反應乙苯和少量副產物.   丙烯腈的生產和應用　　丙烯腈是無色有毒液體，沸點77.3℃。丙烯腈是合成纖維（腈綸）、合成橡膠（丁腈橡膠）、合成塑料（ABS）主要的單體，地位十分重要，還是生產多種有機化工原料的原料。   由丙烯腈生產的丁腈橡膠可耐冷油和一些有機溶劑的侵泡。在第二次世界大戰以前采用環氧乙烷法。為滿足戰爭需求，開發了乙炔法，原料費用下降。   1960年，開發了丙烯法，現已淘汰了乙炔法。采用丙烯、氨、空氣一步合成，合成丙烯腈被認為是基本有機原料合成方法的重大變革之一。該法具有原料來源豐富，不使用劇毒物（氫氰酸），反而生產氫氰酸（可就近加工成有機玻璃的原料）。生產丙烯腈時使用的催化劑由含磷、鉬、鉍、鐵的氧化物組成，反應溫度約為450℃.   合成樹脂和塑料