甲烷部分氧化制合成气

第一篇：甲烷部分氧化制合成气

以焦炉煤气制合成氨的主要工艺分析与选择

景志林，张仲平(山西焦化股份有限公司，山西 洪洞 041606) 2007-12-14 山西焦化股份有限公司现拥有80 kt/a合成氨，130 kt/a尿素的生产能力。公司拟建设15 Mt/a焦炉扩建项目(二期工程)。焦炉装置建成后，产生的焦炉煤气除自用外，可外供焦炉气32650 m/h，这些焦炉气若不及时加以利用，不仅对当地大气环境造成不利的影响，还会造成能源的极大浪费。

对于富裕焦炉煤气利用问题，公司经过多方论证，考虑到多年氮肥生产的技术和管理优势，计划配套建设以焦炉煤气制180 kt/a合成氨，300 kt/a尿素的生产装置。本文介绍“18·30”项目合成氨制备中主要工艺技术路线的选择。

1 焦炉气配煤造气制合成氨的必要性

焦炉气生产合成氨类似天然气生产合成氨，焦炉煤气自身的特点是氢多碳少，C/H低，焦炉气成分如表1。单独用于合成氨生产时，原料气耗量大，弛放气排放量多，单位产品能耗高。必须补碳。

3 综合考虑，周边煤炭资源丰富，价格便宜，宜采用煤制气补碳，煤制气有效成分(H2+CO)高，可以把合成气调整合理，最大限度地利用原料气。

因此，要想取得好的经济效益，合理地利用原料资源，采用煤、焦、化一体化的联合流程，不仅将能源和环境保护结合起来，而且将传统的焦化工业与化学工业及化肥工业有机地结合起来，生产大宗支农产品——尿素，是新一代焦炉气综合利用的好途径。 2 工艺生产路线概述

将来自焦化厂净化后的剩余焦炉煤气，进入气柜进行混合、缓冲，然后通过罗茨鼓风机升压，湿法脱硫装置脱除焦炉气中的H2S，再加压至2.3 MPa，送干法脱硫装置，将气体中的总硫脱至7 mg/m以下，利用深冷空分装置送来的富氧，混入蒸汽进行催化部分氧化转化，将气体中的甲烷及少量其他烃转化为CO和H2，转化后的高温气体经废锅回收热量降温后，补加蒸汽进入变换工序的中变炉，进行CO变换反应，调整CO含量至3%，然后进入ZnO 精脱硫槽，将气体中的总硫脱至(1～3)×10，再进入装有铜锌催化剂的低温变换炉，控制变换气中CO含量为0.3%。

灰熔聚粉煤气化炉生产的煤气，单独进行压缩、净化、中温变换，之后也进入ZnO 精脱硫槽，与转化后的中变气混合，一起进入低温变换炉，进行深度变换。变换后的低变气进入脱碳装置脱除CO2，控制脱碳气中CO2含量≤0.2%，再经甲烷化装置精制，使气体中的CO+CO2 ≤20×10，合格的氢氮气经合成气压缩机组，加压至31.4 MPa送往氨合成装置。氨合成采用31.4 MPa的高压合成工艺。流程示意如图1。 氨合成产生的放空气净氨后，作为转化装置预热炉的燃料气。

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3图1 工艺技术路线方框图

3 合成氨工艺的选择 3.1 焦炉气的转化

焦炉气转化制氨合成气有以下两种方案。

方案一 蒸汽转化

本方法通过蒸汽转化，将焦炉气中的甲烷转化为H

2、CO、CO2，以降低合成气中的惰性气体含量，同时增加CO、CO2量，该法制得的合成气中氢含量高，H2/N2在补N2时调节。缺点是：蒸汽转化炉投资较高，能耗较高，致使生产成本偏高。

方案二 富氧—蒸汽转化的方法

采用本方法的特点是转化所需热量通过转化炉内焦炉气的燃烧提供，燃烧后的尾气没有外排而是直接进入合成原料气中，生产合成气的H2/N2比例由加氮量控制。该法比以天然气为原料的蒸汽转化生产合成氨过程简单，流程简短，易于控制。虽然到目前为止，利用焦炉气生产合成氨的厂家还为数不多，但可以认为是工业应用中成熟的国产化技术。为节省空分装置的氧气用量，保证转化炉操作的稳定性和安全可靠性，流程中设置了蒸焦预热炉和富氧—软水预热炉。

综合各方面的因素，由于本装置的主要目的是利用富余的焦炉气生产合成氨，使焦炉气得到最大限度的利用。因此，采用富氧—蒸汽转化比较合理。 3.2 煤造气

本装置造气采用常压灰熔聚流化床气化炉，净化加压后，在变换工序补入系统。

新建3台Φ3600 mm常压灰融聚流化床气化炉，两开一备，以粉煤为原料生产煤气，煤气经湿法脱硫，加压至2.3 MPa后，再经ZnO干法脱硫和中温变换，在ZnO精脱硫工序补入系统。

工艺流程主要包括进料、供气、气化、除尘、废热回收等工序。 3.3 净化 3.3.1 脱硫工艺

(1)湿法脱硫 分为物理吸收法、化学吸收法与直接氧化法三类。目前运用较为广泛且性能较好的脱硫方法有PDS法、改良ADA法，栲胶法、茶灰法、MSQ法、改良对苯二酚法、KCA法。

经过综合比较，栲胶脱硫和改良ADA脱硫都是本装置可以采用的脱硫工艺，但考虑到公司现有“8·13”装置采用的是改良ADA工艺，且使用效果良好，工人操作熟练，因此，本装置拟采用“改良ADA+PDS”工艺。对再生后硫泡沫的处理，采用连续熔硫工艺，主要设备熔硫釜，选用邯钢化肥公司开发的、获国家专利的“连续进行硫回收的金属釜”。同时，设溶液回收装置。该工艺具有如下特点：设备台数少、不建厂房、投资较省;操作简单易掌握，生产安全;生产弹性大，可根据负荷间断或连续运行;操作人员少，维修量小，运行费用低;生产过程中没有废气、废渣、废液产生，操作环境好。

(2)干法脱硫

湿法脱硫后，焦炉气中仍含无机硫20mg/m,有机硫约250 mg/m，硫是转化、变换、甲烷化和合成催化剂的毒物，为降低消耗，延长催化剂使用寿命，采用干法脱硫。干法脱硫主要有氧化铁法、铁钼+锰矿法、活性炭法、钴-钼加氢法、氧化锌法等。

无机硫的脱除相对容易，有机硫则不易直接脱除，一般先转化为无机硫，再进行脱除。加氢转化反应属可逆反应，故转化前先进行无机硫的脱除，以保证加氢反应彻底。焦炉气中硫的形态复杂，且含有较难转化的噻吩，用铁钼加氢串氧化锰法比较合适。该法在焦炉气制合成氨工艺中已运行多年，效果良好。因此，本装置选择此方法，并在氧化锰槽后串中温氧化锌槽把关，以确保总硫小于(1～3)×10。 3.3.2 变换工艺

变换系统按照热利用方式，分为换热式流程和饱和热水塔流程两种。换热式流程一次性投资省，占地少，操作稳定，蒸汽消耗较高;而饱和热水塔流程可以多回收部分反应热，提高气体的温度和湿含量，减少外加蒸汽量，降低能耗，但装置投资费用较高。本装置变换操作压力高，由饱和塔带出的水蒸气量相对于中、小型氮肥厂的低压变换为低，因此本装置采用换热式中串低变换工艺，流程中设置废热锅炉回收变换反应热，副产的中压蒸汽用于本系统。 3.3.3 脱碳工艺

目前合成氨厂采用的脱碳方法，大致可分为三类，即化学吸收法、物理吸收法和物理—化学吸收法。化学吸收法适合于CO2分压低的气体净化，此法净化率高，但脱碳溶液溶剂再生时需加热，能耗高，热钾碱法属于此类方法。物理吸收法适合于CO2分压高、处理量大的气体净化，脱碳溶剂再生采用降压工艺，不需加热，但净化率略低于化学吸收法。碳酸丙烯酯脱碳法(简称PC)，聚乙二醇二甲醚脱碳法(简称NHD法)均属此类方法。物理—化学吸收法处理量大，净化率高，生产操作稳定，但脱碳溶剂的再生需加热，蒸汽耗量较大，N-甲基二乙醇胺加少量活化剂组成的脱碳溶剂(简称改良MDEA)，其脱碳机理就属物理—化学吸收法。该法兼具物理及化学吸收法的特点，溶液再生通过减压闪蒸和加热汽提共同完成，该法溶液稳定，操作简单，净化度较高，但仍需要消耗一定的热能，其再生热能消耗以CO2计约为1880 kJ/m。

改良热钾碱法脱碳工艺尽管热能消耗较高，但配转化流程，在天然气制合成氨厂广泛采用，且气体净化度和CO2回收率高。非常适合本装置转化后变换气中CO2含量较低、系统操作压力不高的工况，可以弥补焦炉气中CO2不足的缺点。故项目采用改良热钾碱法脱碳工艺。具体流程为三段吸收、双塔变压再生的先进工艺，进一步降低溶液再生能耗。 3.4 合成

3.4.1 压缩机的选择

3-6

33 压缩工序是合成氨系统的心脏部分，压缩机是合成氨生产的关键设备。目前，国内外大中型合成氨厂压缩一般采用离心式和往复式压缩机。

国内外许多气头和油头的大中型合成氨厂均采用离心式压缩机。但离心式压缩机有以下不足之处：(1)使用条件要求高，要求原料气体不含油、尘;(2)排气压力较低;(3)离心式压缩机整机或主要部件需引进，投资高;(4)采用汽轮机驱动时，热动与工艺联合，相互影响，稳定性差。

本装置以焦炉气为原料生产合成氨，由于焦炉煤气中氢含量较高，使得气体分子量很小，且焦炉气中含有尘和焦油，这些因素都给使用离心式压缩机造成困难，故不宜采用离心式压缩机。而往复式压缩机与离心式压缩机相比尽管有不足之处，但有运行平稳可靠，排气压力高，系国内制造、使用经验丰富的优点。为此本可研选择往复式压缩机，采用低压段和高压段分开的压缩方案。 3.4.2 精制

CO和CO2都是氨合成催化剂的毒物，经初步净化后的气体，进入合成系统之前，必须再行精制，使CO+CO2的含量低于20×10，并清除残留的O2和H2S。通常采用两种方法处理：一种是借助于镍催化剂将微量的CO和CO2转化为惰性的甲烷，即甲烷化;另外一种方法是用适当的溶剂将残余CO和CO2吸收掉，即铜氨液洗涤法。

采用甲烷化的方法，由于合成气中的氢含量高，甲烷化反应比较彻底，其中的CO和CO2含量可以降至10数量级，其工艺流程简单，设备较少，操作费用低。适用于各种合成氨配套产品的生产流程，操作压力随所配产品流程不同而有差异，但此过程消耗掉数倍于一氧化碳和二氧化碳含量的氢气，而且还生成一些无用的甲烷气体，使得合成气中的惰性组分含量增加，合成系统放空量增加，损失加大，能耗增高。 铜氨液洗涤法技术较成熟,醋酸亚铜氨液稳定性好，气体净化度高。但此种方法不仅能耗高，工艺条件要求比较严格，而且由于废液中含有重金属“铜”，存在环境污染的问题。

上述两种方法相比，甲烷化法具有流程简单、操作方便、设备和操作费用低等明显优点，故本工程推荐采用甲烷化精制工艺。 3.4.3 氨的合成

对于氨合成来说，传统的反应压力为31.4 MPa。近年来合成压力有逐渐下降的趋势，16 MPa的氨合成装置已在一些中大型氨厂运行。合成的压力高，压缩功高，但有利于反应平衡，设备相对缩小。合成的压力低，压缩功相对低，但设备相对增大。压力高低各有利弊。本工程按31.4 MPa氨合成设计。选用先进可靠、技术成熟的φ1800 mm合成塔内件及与之相配套的高效分离内件、后置式废热锅炉(热回收系统)。具有塔阻力小，氨净值高，使用寿命长，操作稳定简单，投资少的特点。设置废热锅炉回收反应热，副产蒸汽。

3.4.4 氨氢回收

氨回收是合成氨厂节能降耗的主要措施之一，设置等压回收塔，用尿素深度解吸液洗涤回收氨罐弛放气和合成放空气中的氨，得到的稀氨水送尿素车间解吸，降低氨耗。洗涤后的尾气送转化加热炉作为燃料气燃烧，减少燃料焦炉气的消耗。

由于本装置转化消耗燃料气，故不设氢回收装置。 4 环保和节能

(1)环保 -6-6 合成放空气主要有害物为CH

4、NH3，放空气经洗涤NH3后，减压后送转化加热炉燃烧，得到的稀氨水，送往尿素解吸、水解系统回收利用。

本装置在建设中，对生产过程中排放的“三废”，均采取了有效的治理措施，保证污染物达标排放，符合国家推行的清洁生产要求。

(2)节能

本着降低能耗、提高经济效益、改善环境的目的，采用了如下节能技术措施：充分利用变换气余热，作为脱碳再生塔煮沸器的热源，既节省蒸汽，又节省冷却水。转化、变换、甲烷化、氨合成等采用新型催化剂，提高转化效率，降低能量消耗。脱碳采用涡轮泵回收能量，吨氨节电19.2 kW·h。气化工艺采用常压灰融聚工艺，以烟煤为原料，符合中国节能技术政策大纲。

本装置合成氨的单位能耗为48282.8 MJ，折标煤为1647 kg，优于现阶段(2004年底)我国平均水平(吨氨耗标煤1700 kg)，但与国际先进水平(1000 kg)相比，相差了647 kg。在今后设计及生产中将采取更先进的节能措施，以便更好地节约能源。 5 结 语

本项目以焦炉气为原料，焦炉气经脱硫、压缩、精脱硫、富氧转化、中串低变换、改良热钾碱脱碳、甲烷化、合成气压缩、氨合成。工艺技术成熟可靠，产品纯度高，消耗定额低，生产成本低。

合成氨的生产主要是以焦炉气为原料，有明显的价格和成本优势，在市场竞争中具有较强的竞争力，符合国家的能源政策、产业政策和环保政策以及地区的发展规划，是焦炉剩余煤气综合利用的新方向。

第二篇：关于公司部分岗位施行特殊工时制的会议纪要

会议时间：2016年8月1日11:30—13:30 会议地点：二楼会议室 主持人：总经理 与会人员：

公司代表：总经理、行政总监

工会代表：工会主席、经审主任、女职工主任 职工代表：安装工

会议主要议题：确定执行综合工时制的具体岗位 纪要内容：

总经理： 公司过去的一年内，根据公司实际情况部分岗位申请了综合工时制。在这实施的一年中，确保了员工的休息休假权利和销售任务的完成，取得了很好的效果，全体员工对这种工时制度的实施感到满意。2016年公司将根据实际情况继续申报特殊工时制。

安装工岗位有淡、旺和平季之分，销售旺季安装作业密集，销售淡季则反之，因此不能全部岗位实行标准工时制，根据公司实际情况申请了综合工时制。

行政总监： 综合计算工时制是以标准工作时间为基础，以一定的期限为周期，综合计算工作时间的工时制度。实行这种工时制度的用人单位，计算工作时间的周期不再是以天为单位，而是可以是以周、月、季、年，但其平均日工作时间和平均周工作时间应与法定标准工作时间基本相同。在综合计算周期内，某一具体日(或周)的实际工作时间可以超过8小时(或40小时)，但综合计算周期内的总实际工作时间应当不能超过总法定标准工作时间。

总经理： 实行综合工时制得岗位因工作需要在一段时间内无法休息的，在工作任务完成后由公司统一安排员工在就近的月份里进行调休;在无特殊工作任务时，日常休息与实行标准工时制的人员一致;对确实无法休息以及安排调休的，公司将

按劳动法相关规定在员工月度工资中进行经济补贴。员工在综合计算周期内总工作时间超过总法定工作时间部分，视为延长工作时间，延长工作时间的工资按照《中华人民共和国劳动法》进行计算工资。

安装工： 安装工根据派工单去顾客家里安装商品，工作时间难以界定在8小时之内，无法实行标准工时制，同意执行不定时工时制。

工会主席： 实行综合计算工时工作制的基本原则是以人为本，在确保员工身体健康前提下，在依法维护员工休息休假权利的基础上，结合本企业实际，依法实行综合计算工时工作制。根据《员工年休假条例》规定，实行综合计算工时工作制的员工同样享有带薪年休假。在保证完成生产任务的前提下，由企业与员工协商确定休假时间。

总经理：

公司原则上不提倡员工加班，提倡高效率工作，鼓励员工在工作时间内完成工作任务，对于有时因工作任务未完成导致延长工作时间，也可采取调休的方式，确保员工的休息时间，以更好地完成工作。 会议结束!

***公司

*年* 月 * 日

第三篇：甲烷教案

第一节 甲烷

授课人 曹华东

一、教学目标:.

知识技能目标：1使学生了解甲烷的分子结构和表达式。

2.使学生掌握甲烷的重要化学性质。

3. 使学生了解取代反应,并学会对比分析的方法。

过程方法目标：通过试验培养学生的观察分析能力、空间想象能力,提高研究性学习的能力。

情感态度目标：认识物质结构本质，能透过现象看本质;关心社会、能源等问题;合作学习的精神养成。

重点：甲烷的分子结构和化学性质。

二、教学方法：提出问题-----分析探究------归纳应用

三、教学过程：

[图片]:沼气和天然气

[引入]:由图片引入我们今天要研究的内容甲烷. [板书]:第一节 甲烷

[介绍]: 甲烷是一种有机物,仅由碳和氢两种元素组成,本节课就来学习有机化学部分. [概念]: 大多数含碳的化合物都是有机物

仅含碳和氢两种元素的有机物称为碳氢化合物,又称烃. [展示]:一瓶甲烷气体(集气瓶倒放)观察甲烷的物理性质。 [板书] :

一、甲烷的物理物质和存在

甲烷是无色无味的气体，难溶于水，比空气轻。

甲烷是池沼底部产生的沼气和煤矿的坑道所产生的气体的主要成分，天然气的主要成分也是甲烷(按体积计，天然气里一般约含有甲烷80%-90%)。 [板书]:

二、 甲烷的分子结构

[讲述]: 甲烷的分子式,电子式,结构式. 结构式：用短线表示一对共用电子对的图式 [学生活动]:书写甲烷的电子式、结构式.

[展示] :甲烷的球棍模型和比例模型

0,[甲烷的结构特点]:正四面体型结构,C在中心,4H在顶点.键与键之间的夹角为10928 [提问] :甲烷的化学性质如何?根据我们的知识,我们能知道甲烷能发生什么反应? [学生回答] : 燃烧

[实验] :甲烷的燃烧实验，

[提问] :燃烧后的产物如何检验? [学生活动] :点燃集气瓶中的甲烷,然后在火焰上方罩一只干燥的烧杯,看是否有水雾,然后在集气瓶中加少量的澄清石灰水,充分振荡,看是否变浑浊. [学生活动] :写出甲烷燃烧的化学反应方程式.

[板书]:

二、 甲烷的化学性质

1、氧化反应：CH4 + 2O2

CO2 + 2H2O 注:有机反应方程式用箭头不用等号! [设问]甲烷还有什么化学性质呢?

[讨论]甲烷可与氧气反应,是否能与酸性的高锰酸钾溶液反应呢?

2、稳定性：甲烷与酸性高锰酸钾溶液、溴水等不反应 [观察与思考] :甲烷能否与氯气发生反应? [实验] : 甲烷与氯气的反应

[提醒] :重点观察部位：量筒内气体颜色的变化，量筒水面上升情况，量筒内壁的变化。 [回答] :量筒内气体黄绿色褪去、有白雾，水位不断上升、内壁有油状物质生成。 [讲述] :这说明甲烷与氯气发生了反应。

[多媒体动画、板书、讲述]

[学生练习] :学生书写二氯甲烷、三氯甲烷与氯气反应的化学方程式。

[投影] :学生书写二氯甲烷、三氯甲烷与氯气反应的方程式。

[讲述]甲烷与氯气发生了反应生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷和氯化氢。由于氯化氢极易溶于水，产物中只有一氯甲烷是气体，二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷都是不溶于水的液体，所以量筒内气体黄绿色褪去、有白雾，水位不断上升、内壁有油状物质生成。 [讲述]这种反应类型叫取代反应。 [板书] :3.取代反应：

[强调]该反应的历程并归纳反应特点。在这些反应里，甲烷分子里的氢原子逐步被氯原子所代替而生成了四种取代产物。 有机物分子里的某些原子或原子团被其它原子或原子团所代替的反应叫做取代反应。

[介绍] :四种取代产物的性质和用途

[练习] :

1、将1mol甲烷和4mol的氯气发生取代反应，待反应完全后，测得四种有机取

代物的物质的量相等，则消耗氯气为：(

) A.0.5mol

B.2mol

C.2.5mol

D.4mol

2、 在光照条件下，将等物质的量的甲烷和氯气充分反应得到的产物的物质的量最多的是：(

)

A、一氯甲烷

B、二氯甲烷

C、三氯甲烷

D、HCl [讲述] :隔绝空气加热到1000℃以上，甲烷会分解为炭黑和氢气。 高温

[板书] :

4、受热分解CH4 C + 2H2

[讲述] :氢气是合成氨及合成气油等工业的原料, 炭黑是橡胶工业的原料。 [板书] :甲烷的用途

①甲烷的取代反应产物都是很好的有机溶剂。

②热分解产物炭黑是橡胶工业的重要原料，也可用于制造颜料、油墨、和油漆等。 ③做气体燃料。

[讲述] :从甲烷的化学性质可知, 甲烷的稳定性是相对的,在一定条件下,它可与一些物质起化学反应 。甲烷是重要的燃料,人类需要它。但它也有对人类不利的一面, 它是一种温室气体,相同数量的气体引起的温室效应比二氧化碳还大,也不容忽视。 [总结] :甲烷是我们接触有机化学的第一种物质。主要掌握甲烷的分子结构是正四面体, 它的主要化学性质是能发生起代反应。 [作业]P115四 1 2

第四篇：甲烷教案

天然气的利用

甲烷

教学目标 知识与技能：

1、了解自然界中甲烷的存在及储量情况;

2、掌握甲烷的电子式、结构式和甲烷的正四面体结构;

3、掌握甲烷的重要化学性质，并理解取代反应的含义;

4、了解甲烷对人类生产和生活的意义。 过程与方法：

1、在探究甲烷结构的过程中，提高空间思维的能力;

2、掌握甲烷性质的过程中，逐渐理解“结构决定性质，性质反映结构”并学会运用;

3、初步学会化学中对有机物进行科学探究的基本思路和方法。 情感态度价值观：

1、初步形成对有机化学领域的学习兴趣;

2、认识化学微观世界分子结构的立体美;

3、初步认识“结构决定性质”、“内因、外因辨证关系”等哲学思想;

4、关心社会、环境、能源等问题，提高学生的环护意识。 教学过程

[录像] 西气东输

[引入] 西气东输是我国目前一项巨大工程的示意图,输送的气体就是天然气,天然气的主要成分是甲烷,目前,农村普遍使用的沼气的主要成分也是甲烷,而且,科学家从海底发现了一种新能源—“可燃冰”,实际上是甲烷的水合物,据估计,可燃冰的贮存量能提供人类社会1000年的能源使用.所以,为了合理开发并利用这些新能源,我们今天要来研究天然气的利用以及它的主要成分甲烷的性质.

一、【板书】天然气的利用 甲烷

二、学习目标

1.了解甲烷的存在、物理性质、用途。

2.掌握甲烷分子的化学式、电子式、结构式、空间构型。

3.掌握甲烷的化学性质(通常稳定、取代反应、氧化反应、高温分解)。 4.使学生理解取代反应的概念。

三、自学指导

[展示]装有甲烷气体的储气瓶(瓶中留有少量水)，简单介绍仪器名称。 1.通过观察，甲烷的物理性质都有哪些啊? 2.阅读资料了解甲烷的存在。

时间5分钟，然后回答以上两个问题

四、先学后教

要认识一个有机物必须先从分子式开始，然后是结构式及性质。请同学们也自学并回答下列问题，时间8分钟

【问】1.历史上人们是怎样知道甲烷的分子式为CH4的?

2.那为什么一个C要结合4个H结合?而不是3个、5个或者更多呢? 3.前面我们讲了C是第几主族的元素?最外层有几个电子呢?

4.已知甲烷的密度在标况下是0.717g/L，含碳75%，含氢25%，利用这些数据怎样确定它的分子式?请同学们计算一下。

请一个学生回答前面三个问题，并让其他同学改正，补充。

请两个学生将计算过程书写在黑板上。看其他同学有无异议。上前改正，并不同颜色的粉笔写在边上

【问】1.画出碳原子的结构示意图，碳原子有几个价电子，通常与别的原子形成几个共价键?

2.写出甲烷的电子式。

3.若用“—”代表一对共用电子，写出甲烷的结构式 时间5分钟后，请举手回答。

【投影】学生书写的甲烷电子式、结构式。

【说明】甲烷分子的结构式仅表明甲烷分子中碳原子、氢原子的连结情况,不能表示甲烷分子中碳、氢原子在空间的分布，甲烷分子的空间结构是什么样的? 【展示】甲烷的球棍模型和比例模型

【甲烷的结构特点】正四面体型结构,C在中心,4H在顶点. 【思考】历史上，科学家们在测定了甲烷分子组成为CH4后，对甲烷的分子结构曾提出了两种猜想：正四面体型与平面正方形，科学家如何判断出甲烷分子是哪种空间构型的【演示】分别用2个第三种颜色小球替换两个代表氢原子的小球，思考得到的构型分别有几种。

【讲述】为解决甲烷分子的空间结构问题，科学家们提出：通过研究二氯甲烷有几种来确定。——若甲烷分子呈正四面体型，则其二氯代物只可能有一种。而若甲烷分子呈平面正四边形，则其二氯代物可以有两种：

所以，根据甲烷的二氯代物只有一种，即可判断甲烷分子的正四面体型。 【板书小结】甲烷的分子式、电子式、结构式。 【板书】

二、甲烷的物理物质

无色无味气体，难溶于水，比空气轻。

【提问】甲烷的化学性质如何?时间5分钟后，请举手回答。 【学生讨论】甲烷的燃烧实验

【提问】1.点燃甲烷前要进行什么操作?2.火焰的颜色如何?3.燃烧后的产物如何检验? 时间5分钟后，请举手回答。

【讲述】2005年煤矿爆炸事故从发生的事故类型看,主要是瓦斯爆炸事故,瓦斯爆炸事故665起，死亡2439人。 【板书】

三、甲烷的化学性质 氧化反应：CH4 + 2O

2 CO2 + 2H2O 【设问】甲烷还有什么化学性质呢?

【观察与思考】

2、甲烷与氯气反应(PPT8，9，10)

【提醒】重点观察部位：量筒内气体颜色的变化，量筒水面上升情况，量筒内壁的变化。 【回答】量筒内气体黄绿色褪去、有白雾，水位不断上升、内壁有油状物质生成。 【讲述】这说明甲烷与氯气发生了反应。

四、【课堂作业】

1.本节作业本相应章节练习，铃声响后上交。时间15分钟

2.实践活动：用橡皮泥、黏土、泡沫塑料、牙签、火柴棍等自制甲烷的分子模型 附：板书设计

最简单的有机化合物——甲烷

一、 甲烷的结构

分子式 CH4 电子式

结构式 ：

立体结构：正四面体型

二、甲烷的物理性质(无色无味气体，难溶于水，比空气轻)

三、甲烷的化学性质 1.氧化反应：CH4 + 2O2

CO2 + 2H2O

2.取代反应：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替代的反应

第五篇：甲烷的制备

甲烷的制法与性质

一、目的与要求

掌握甲烷的实验室制法，了解甲烷的性质;练习不同的实验教学方法。

二、实验原理

CHCOONa+NaOH加 热Na2CO3+CH43CH4+2O22H2O+CO2 点燃

三、主要材料与试剂

铁架台、酒精灯、托盘天平、研钵、水槽、药匙、玻璃棒、火柴、集气瓶、毛玻璃片、大试管、小试管、导气管、无水醋酸钠、NaOH、CaO、Fe2O

3、KMnO4溶液、溴水、澄清石灰水

四、实验内容 1，试剂的预处理

由于氧化钙，无水乙酸钠，氧化钙，氢氧化钠大都为块状颗粒为使反应物充分接触，使用前必须先在研钵中分别研细。由于氢氧化钠极易潮解，所以应最后研，待药品都研细后在研钵中用玻璃棒搅拌混合均匀，通过纸槽装入大试管。称取4.5g无水乙酸钠，1.2g氧化钙，1.2g氢氧化钠分别研细，再混匀。 2，甲烷的制取

按如图所示组装好仪器

检验装置气密性：把导管的下端侵入水槽中，用双手紧握试管底部，如果观察到导气管口有气泡逸出，证明装置气密性良好。 把混好的药品装入纸筒送入大试管中，将仪器如制O2装置一样装好。先均匀预热，再集中火力由管前向管尾加热。用试管收集气体应先验纯(CH4的爆炸极限的体积比为5%～15%)后收集或点燃。

或取2药匙(约3g)无水醋酸钠，1药匙(约2g)NaOH,1药匙(约2g)Fe2O3，分别研细混匀。将药品装入干燥试管，管口略向下倾斜，塞上带导管橡皮塞并固定于铁架台上。预热1min后，再对试管底部加热，约1～2min，即有大量CH4生成。点燃，火焰高度达4～5cm，5min可收集500mL CH4。该反应不需烘干药品，产气快，气流稳，气量多，火焰大，节省时间，操作简便。 3，验纯

用排水法收集一试管甲烷气体，用大拇指按住试管口，将试管口向下略倾斜靠近酒精灯火焰，如果甲烷安静的燃烧或发出“噗”的一声，则说明甲烷纯净，可以进行下面的性质实验。若发出爆鸣声，则不纯。 4，甲烷的性质

(1)甲烷与酸性高锰酸钾溶液反应。取一支试管，加入约3mL酸性高锰酸钾溶液，通入甲烷，观察颜色变化。

(2)甲烷与溴水反应。用排水法收集满一试管甲烷，然后再加入约3mL溴水，塞上塞子振荡，观察颜色变化。

(3)甲烷在空气中的燃烧，甲烷经验纯后点燃，可看到浅蓝色火焰。在甲烷火焰上方倒置一个干燥的小烧杯，可观察到烧杯壁上有水珠生成。换一个用石灰水浸润的烧杯罩在甲烷火焰上方，可观察到石灰水变浑浊，说明有CO2生成。

(4)甲烷与氧气混合爆鸣实验。以H2O2为原料，用排水法收集2/3体积的氧气，再收集1/3体积的甲烷，盖好瓶口，用抹布包住集气瓶，瓶口对住火焰点燃，发生爆鸣。

五、注意事项

1.此实验成功与否的关键取决于药品是否无水。即使是新购回的无水醋酸钠，亦应事先干燥后再使用。

2.爆鸣时注意安全，转杯好湿抹布以便酒精灯被喷倒时立即扑灭。

六、思考与讨论

1.醋酸钠和氢氧化钠反应制取甲烷的反应一般认为是自由基反应，它由以下过程组成。

链引发：CH3COONa→·CH3+·COONa 甲烷生成：·CH3+NaOH→CH4+·ONa 碳酸钠生成：·ONa+CH3COONa→·CH3+Na2CO3

链终止：·ONa+·COONa→Na2CO

3当反应的温度过高时：

·CH3+CH3COONa→CH3COOCH3+·ONa

链终止时产生CO：2·COONa→CO+Na2CO3

2.甲烷点燃后火焰呈黄色的原因有：燃烧不充分﹔甲烷气不纯。如制气加热过猛或NaOH用量不足，还会发生两分子醋酸钠生成丙酮：2CH3COONa→CH3COCH3+Na2CO3 当丙酮混入甲烷，火焰就夹带有黄色。

评价：通过此次实验，巩固了初中制取甲烷的实验，对于甲烷的制取和性质有了更深入的了解，对于实验过程中细节部分也尽量达到了精准化。

七、相关文献与重点文献综述

1.秦炳昌，宋正华，付小普.甲烷制备实验的探讨[J].化学学报，2001,(03) . 甲烷制备实验是高等师范院校有机化学实验课的重要内容之一, 在中学化学教学中, 为了做甲烷的性质实验, 也需要预先制备甲烷。实验室通常采用无水乙酸钠和碱石灰共热制备甲烷。然而, 碱石灰的成分是什么, 却有两种不同说法; 按上述方法制备甲烷, 往往存在反应慢、产率低等问题, 并且, 反应过程中有大量水生成, 也未得到明确解释。为了解决上述问题, 我们对此实验进行了探讨, 明确了碱石灰的成分, 比较了不同制备方法的实验效果, 确定了最佳原料配比。 2.李君,唐静. 甲烷实验室制法的改进[J]. 零陵师范高等专科学校学报,2001， (03) . 甲烷是天然气的主要成分，是烷烃中最简单的化合物。甲烷的实验室制法有很多种。常用的方法是采用无水乙酸钠和碱石灰(氢氧化钠和氧化钙的混合物)在高温下加热来制备。但学生在采取该法制备时，气体量较少，有时难以收集到甲烷。主要原因是：1，氢氧化钠吸水性太强，易吸收空气中的水而潮解。2，反应中生成水也易使碱潮解。3，高温下，氢氧化钠成熔融状，易板结，气体难以逸出。笔者通过几种醋酸盐与碱以及不同量氢氧化钙进行实验。结果表明，采用等摩尔量的无水乙酸钠，氢氧化钙(或氢氧化钡)和10%的氧化钙反应制取甲烷，试验成功率高，产生的甲烷气体多，操作方便，且不腐蚀试管。 3.李志富，许宁.甲烷制备方法的改进研究[J].化学教育，2004，(08).甲烷气体的制备实验是一个重要的有机化合物性质实验。做好本实验，不但能帮助学生掌握固固加热制取气体所使用仪器的正确使用和安装，而且能培养学生理论联系实际，分析问题，解决问题的能力。但是目前高校教材中所介绍的制备方法大都是采用羧酸钠和氢氧化钠在硬质试管中直接混合加热, 但在实际应用时, 该方法却存在一些问题, 本文通过对传统制备方法的研究和改进, 并经实际的应用证明, 改进后的方法使甲烷制备实验方法比传统方法更加合理和实用。

八、相关文献

徐春秀. 高师中学化学教学论中甲烷制备实验的教学改进研究[J]. 江西化工,2001，(02)

秦丙昌. 保护试管制备甲烷的方法[J]. 化学教育, 2010,(04) . 石启英,任有良. 甲烷制备实验中有关副反应的探讨[J]. 纺织高校基础科学学报, 2003,(02) . 任有良,石启英,周春生. 甲烷制备实验中掺入物的选择[J]. 教学仪器与实验, 2005,(11)