甲烷（Methane,CH₄）是简单的烷烃类有机物，也是天然气、沼气、页岩气的主要成分（占比70%~90%）。作为一种重要的能源气体和化工原料，甲烷在工业、能源、环保等领域具有广泛应用。
1.基本特性
化学式：CH₄（1个碳原子与4个氢原子组成的正四面体结构）
状态：常温常压下为无色无味气体（市售甲烷通常添加硫醇作为警示剂）。
物理性质：
沸点-161.5°C，可液化储存（LNG，液化天然气）。
密度比空气小（易扩散）。
化学性质：
易燃易爆：空气中浓度5%~15%时遇火源爆炸。
温室效应：全球变暖潜能值（GWP）是CO₂的25倍（20年尺度）。
2.主要应用
（1）能源领域
燃料：
家庭/工业燃气（天然气）。
发电（燃气轮机、燃料电池）。
车用燃料（CNG压缩天然气）。
液化天然气（LNG）：长距离运输、船舶燃料。
（2）化工原料
合成气（Syngas）：通过蒸汽重整制取H₂+CO，用于合成氨、甲醇等。
氯甲烷、二硫化碳：农药、医药中间体。
炭黑：轮胎、油墨添加剂。
（3）环保与新兴技术
沼气提纯：垃圾填埋场、养殖场沼气回收（减少甲烷排放）。
甲烷水合物：未来潜在能源（可燃冰）。
3.纯度等级与分类
类型甲烷含量主要杂质用途
天然气70%~95%乙烷、CO₂、N₂民用/工业燃料
高纯甲烷≥99.99%H₂O<5ppm半导体、分析标准气
沼气50%~70%CO₂、H₂S发电、提纯利用
4.存储与安全
存储方式
管道输送（天然气）。
高压气瓶（CNG，20~25MPa）。
低温液化（LNG，-162°C，常压储存）。
安全风险
爆炸危险：泄漏后遇明火或电火花易爆。
窒息风险：高浓度甲烷会置换氧气（虽无毒）。
温室气体：泄漏直接加剧气候变化。
防护措施
安装甲烷检测报警器（爆炸下限5%LEL）。
禁止密闭空间操作，需强制通风。
LNG操作需防冻伤（低温危险）。
5.市场与趋势
能源转型角色：作为化石能源中“清洁”的碳氢化合物（燃烧产物主要为CO₂+H₂O），在过渡阶段替代煤炭。
绿甲烷技术：
生物甲烷：厌氧发酵废弃物制取。
电制甲烷：利用绿电+CO₂合成（Power-to-Gas）。
甲烷减排：全球倡议（如《全球甲烷承诺》）推动油气田、农业泄漏控制。
总结
甲烷是能源与化工的支柱性物质，但其易燃性和气候影响需严格管控。未来，随着绿氢、碳捕集技术的发展，甲烷可能逐步从燃料转向化工原料+能源储备的双重角色。
