Приказ федеральной службы по экологическому технологическому и атомному надзору от 28 декабря 2023 г n 504 об утверждении руководства по безопасности рекомендации по аэрологической безопасности угольных шахт

Метан: обзор и применение

Метан образует соединения включения — газовые гидраты, широко распространённые в природе.

Происхождение и применение

Образуется при коксовании каменного угля, гидрировании угля, гидрогенолизе углеводородов в реакциях каталитического риформинга.

История открытия

В ноябре 1776 года итальянский физик Алессандро Вольта обнаружил метан в болотах озера Лаго-Маджоре на границе Италии и Швейцарии. На изучение болотного газа его вдохновила статья Бенджамина Франклина о горючем воздухе.

Применение в жизни

Во многих городах метан подаётся в дома для отопления и приготовления пищи. При этом его обычно называют природным газом. Содержание энергии в котором составляет 39 МДж/м3.

Сжиженный природный газ (СПГ) представляет собой преимущественно метан (CH4), который сжижается для удобства хранения и транспортировки.

Производство и получение

Метан используется в качестве сырья в органическом синтезе, в частности, для производства метанола. Возможно получение метана за счет реакции Сабатье, а также за счет взаимодействия углекислого газа и водорода в присутствии катализатора при повышенной температуре и давлении.

Лабораторное получение

В лаборатории метан можно получить нагреванием натронной извести или безводного гидроксида натрия с ледяной уксусной кислотой. Также для лабораторного получения метана используют гидролиз карбида алюминия или некоторых металлорганических соединений.

Особенности и реакции

Метан — первый член гомологического ряда насыщенных углеводородов (алканов), наиболее устойчив к химическим воздействиям. Подобно другим алканам вступает в реакции радикального замещения, но обладает меньшей реакционной способностью по сравнению с другими алканами.

Реакция с паров воды

Для метана специфична реакция с парами воды — реакция парового риформинга. В промышленности в качестве катализатора применяется никель, нанесённый на оксиде алюминия (Ni/Al2O3) при определенной температуре и давлении.

Метан является важным соединением, широко используемым в промышленности и повседневной жизни.

Способы получения метана

Метан может быть получен несколькими способами. Один из них – это прямое синтез метана из углеродного оксида и водорода при высоких температурах. Кроме того, метан можно получить путем переработки природного газа.

Реакции с метаном

• Горение в кислороде: + 891 кДж.
• Реакция замещения с галогенами: Проходит по свободно-радикальному механизму. Например, реакция хлорирования до четыреххлористого углерода.
• Разложение при высокой температуре:
• Окисление до муравьиной кислоты: При 150-200 °C и давлении 30-90 атм. по цепному радикальному механизму.

Физиологические свойства метана

Метан является самым физиологически безвредным газом среди парафиновых углеводородов. Его действие не ядовито из-за низкой растворимости и химической инертности. Однако высокие концентрации метана в воздухе могут вызвать кислородное голодание.

Воздействие на человека

Метан, так как легче воздуха, не скапливается в закрытых помещениях, что снижает риск отравления угарным газом. Первая помощь при удушье – удалить пострадавшего из зоны опасности и оказать искусственное дыхание при необходимости.

Хроническое действие метана

Люди, работающие в условиях наличия метана, могут испытывать сдвиги со стороны нервной системы, подобные действию наркотиков.

Дополнительная информация о метане

• Температура вспышки: 85,1 K, -188 °C
• Предельная концентрация: 7000 мг/м³
• Токсичность: Класс опасности по ГОСТ 12.1.007: 4-й

При использовании метана в быту применяют одоранты для обнаружения утечек газа. На производстве обнаружение утечек часто происходит с помощью датчиков.

Метан: Основные характеристики и происхождение

Метан – это основной компонент природного газа, составляющий от 77 до 99 процентов. Он также присутствует в попутных нефтяных газах в диапазоне от 31 до 90 процентов. Кроме того, метан может быть образован в результате процессов разложения органических веществ в болотах и других влажных местах, что приводит к другим названиям этого газа, таким как болотный или рудничный газ.

Происхождение метана

Метан образуется биогенно в анаэробных условиях, например, в болотах, сильно увлажнённых почвах или даже в кишечнике жвачных животных. Этот газ образуется в результате жизнедеятельности некоторых микроорганизмов, таких как метаногенные бактерии.

Практическое применение

Метан имеет широкое применение в различных отраслях. Например, его используют в качестве топлива для автомобилей, а также для производства электроэнергии. Метан также может использоваться в химической промышленности для получения различных продуктов.

Таблица: Сравнение содержания метана в различных типах газов