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Methan

Das aus der Reihe der Alkane stammende Methan ist ein gesättigter Kohlenwasserstoff. Das Gas Methan ist brennbar, farblos, und geruchlos. In der Natur ist Methan Hauptbestandteil von Erdgas (sieh hierzu die Tabelle). Methan besitzt in der chemischen Industrie große Bedeutung als Heizgas sowie als Rohstoff für technische Synthesen.

Methan ist unter folgenden Namen ebenfalls bekannt:

Methan, R50

Charakterisierung

Aggregatzustände
gasförmig
Farbe
farblos
Geruch
geruchlos

 

Methan ist ein extrem entzündbares Gas, welches mit der Luft ein explosives Gasgemisch bildet. Methan ist minimal wasserlöslich. Methan ist 0,5549-mal leichter als Luft (Normzustand). Bei Normaldruck von 1,01325 bar und einer Temperatur kleiner -161,52 °C ist Methan flüssig. Die kritische Temperatur von Methan beträgt ca. -82,6°C. Eine Lagerung von flüssigem Methan ist somit nur mit technischem Aufwand möglich bei dem die Temperaturen durch Isolation langfristig unter der kritischen Temperatur gehalten werden (siehe hierzu auch Dampfdruck Methan weiter unten).

 

ZVG-Nummer:10000

EG-Nummer:200-812-7
CAS-Nummer:174-82-8

INDEX-Nummer:601-001-00-4

 

Name Methan
Chemisches Zeichen CH4
Strukturformel Siehe Animation
Molare Masse 16,0425 kg/kmol
Kritische Temperatur 190,555 K
Kritischer Druck 46,1 bar
Siedepunkt bei 1,013 bar 111,63 K
Verdampfungswärme am Siedepunkt 510,3 kJ/kg
Dichte bei 0°C, 1,01325 bar 0,7175 kg/m3
Spez. Wärmekapazität bei 25°C (1bar) 2,232 kJ/kgK

 

Methan, Struktur

Vorkommen

Methan ist Hauptbestandteil des Erdgases.

Die Tabelle zeigt eine typische Zusammensetzung von Erdgas-L und Erdgas-H

Bezeichnung Einheit Nord Erdgas-H GUS Erdgas-H Erdgas-L
Vol % 90 97,3 81,8
Vol % 5 1,3 2,8
Vol % 0,7 0,5 0,4
Vol % 0,2 0,1 0,2
Vol % 1 0 0,8
Vol % 3,1 0,8 14
kWh/m3 11,21 11,18 10,3
kWh/m3 10,12 10,08 9,3
  0,61 0,57 0,64
Bezeichnung Einheit

[1]

H

[2]

H

[3]

L

Vol % 90 97,3 81,8
Vol % 5 1,3 2,8
Vol % 0,7 0,5 0,4
Vol % 0,2 0,1 0,2
Vol % 1 0 0,8
Vol % 3,1 0,8 14
kWh/m3 11,21 11,18 10,3
kWh/m3 10,12 10,08 9,3
  0,61 0,57 0,64

[1] Nord Erdgas H ; [2] GUS Erdgas ; [3] Erdgas L

Das in Steinkohlelagern eingeschlossene Grubengas enthält ebenfalls überwiegend Methan. Sumpfgas, welches ein Gemisch aus Methan und Kohlendioxid ist, entsteht beim Faulen von organischen Stoffen unter Luftausschluss in Sümpfen oder im Grundbereich von stark verunreinigten Gewässern.

Biogas (Methan 40-75%, CO2 25-55%, H2S 50-5000ppm, NH3 0-1%, H2O 0-10%, N2 0-5%, O2 0-2%, H2 0-1%)) ist ebenfalls eine Quelle von Methan. Hierbei werden mit Hilfe von Bakterien Biomasse (z.B. Mist, Gülle und Klärschlämme) entsprechend umgewandelt.


Allgemeines

Methan besitzt ein 21 mal größeres Treibhauspotential als Kohlendioxid. Die Verweildauer in der Atmosphäre beträgt ca. 12 Jahre.

Die Reaktionsgleichnung von Methan mit Sauerstoff ist unterhalb dargestellt. Bei einer stöchiometrischen Verbrennung entsteht Wasser und Kohlendioxid.

 CH4 + 2 O2 ⟹  CO2 +2 H2O

 

Bezeichnung Chemisches Zeichen Stoffmengen-anteil Brennstoff
(reales Gas)

mol%
Volumenanteil Brennstoff
(reales Gas)

Vol%
Volumenanteil Brennstoff
(ideales Gas)
21% Sauerstoffgehalt
Vol%
UEG
[Vol%]
OEG
[Vol%]
H2 29,52% 29,55% 29,58% 4 77
CH4 9,48% 9,46% 9,50% 4,4 17,0
C2H4 6,53% 6,48% 6,54% 2,4 32,6
CO 29,52% 29,52% 29,58% 11,3* 75,6*
C2H6 5,65% 5,60% 5,66% 2,4 14,3
C3H8 4,02% 3,94% 4,03% 1,7 10,8
C4H10 3,12% 2,99% 3,13% 1,4 9,4

*rel. Luftfeuchte<10%

 

Bezeichnung [1]
mol%
[2]
Vol%
[3]
Vol%
UEG
Vol%
OEG
Vol%
29,52% 29,55% 29,58% 4 77
9,48% 9,46% 9,50% 4,4 17,0
6,53% 6,48% 6,54% 2,4 32,6
29,52% 29,52% 29,58% 11,3* 75,6*
5,65% 5,60% 5,66% 2,4 14,3
4,02% 3,94% 4,03% 1,7 10,8
3,12% 2,99% 3,13% 1,4 9,4

*relative Luftfeuchte<10%

[1]= Brennstoffmengenanteil (reales Gas) in mol%

[2]=Brennstoffanteil (reales Gas) in Vol%

[3]= Brennstoffanteil (ideales Gas) bezogen auf 21% Sauerstoffgehalt

 

Brennstoff Heizwert HU
MJ / Kmol MJ / Kg MJ / m3
802,35 50,013 35,883
1255,61 48,222 56,493
1322,63 47,146 59,497
1427,87 47,486 64,345
2044,02 46,354 93,215
2657,08 45,715 123,810
282,99 10,103 12,633
241,84 119,972 10,783

 

Brennstoff Brennwert HO
MJ / Kmol MJ / Kg MJ / m3
890,35 55,498 39,819
1299,91 49,12 58,473
1410,64 50,283 63,414
1559,88 51,877 70,293
2220,03 50,345 101,242
2877,08 49,5 134,061
282,99 10,103 12,633
285,84 141,8 12,745

Was sollte noch beachtet werden (Liste ist nicht vollständig)

TA Luft (Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft)
TRGS 200
(Einstufung und Kennzeichnung von Stoffen, Zubereitungen und Erzeugnissen)
TRGS 201 (Einstufung und Kennzeichnung bei Tätigkeiten mit Gefahrstoffen)
TRGS 400 (Gefährdungsbeurteilung für Tätigkeiten mit Gefahrstoffen)
TRGS 555 (Betriebsanweisung und Information der Beschäftigten)
TRGS 600 (Substitution)
TRGS 500 (Schutzmaßnahmen)
TRGS 510 (Lagerung von Gefahrstoffen in ortsbeweglichen Behältern)
TRGS 800 (Brandschutzmaßnahmen)
TRB (Technische Regeln Druckbehälter)
TRG (Technische Regeln Druckgase)

Eine Übersicht über Online Tools rund um Gase finden Sie unter Online Tools

 

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