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超纯甲烷

超纯甲烷

超纯甲烷(CH₄)为正四面体结构,相对分子质量16.04。纯度≥99.999%(5N级),杂质(O₂、CO、C₂⁺烃≤0.1ppm;H₂O≤0.5ppm;颗粒≥0.1μm≤1个/L),常温常压下无色无味,密度0.717g/L,液态(沸点-161.5℃)密度422kg/m³,微溶于水,无腐蚀性,易燃爆性,低毒与窒息性。

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化学式

CH4

cas

74-82-8

纯度

6N

规格

40L

外观

无色气体

沸点

-161.5 ℃

核心应用领域(聚焦“超纯”不可替代性)

(一)半导体与电子领域

等离子体刻蚀:6N级用于硅基/SiC刻蚀(CH₄-H₂等离子体,防O₂致刻蚀精度偏差>0.2μm),需7N级;

CVD:5N级作碳源(制金刚石薄膜/石墨烯,防C₂⁺烃致缺陷率升30%)。

(二)能源与燃料电池领域

SOFC:5N级为燃料(内部重整生H₂,防S/CO毒化催化剂,避免寿命从10000h降至3000h);

高端制氢:6N级用于半导体高纯氢制备(避免杂质污染,达7N级氢需求)。

(三)科研与医疗领域(20%)

量子计算与检测(12%):6N级护量子比特(稀释氧<0.1ppm防退相干)、作气相色谱载气/标气(精度ppb级);

医疗显像(8%):碳-13标记超纯甲烷(99.999%)用于肺部PET-CT,防杂质干扰显像。

(四)其他领域

高端照明:5N级充高压氙灯(调色温,防杂质致寿命缩50%);

环保监测:作VOCs检测标气(校准设备,确保碳排放核算准)。

 

安全规范与操作指南

(一)储存要求

容器与环境

气态:316L不锈钢瓶(耐压20MPa,内壁抛光防吸附),标“超纯甲烷/易燃/轻气体防顶部积聚”,检验1.5年/次;

液态:双层真空杜瓦罐(内层镍钢防脆裂),容积10-500L,日监真空度(损耗≤1%/天);

环境:≤25℃,顶部排风≥30次/小时,远火源/氧化剂(距≥30米),配甲烷探测器(报警0.5%)、氧检测仪(≤19.5%)。

管理要求

钢瓶防静电固定,远库房顶部;液态罐禁倾倒,储量≥1/3;

建纯度-安全台账,余压≥0.1MPa,禁与氧化剂混放。

(二)运输规范

UN分类:2.1类易燃气体(UN1978,包装I类),贴“易燃/防静电/防低温”,配防爆灭火器;

要求:①公路:防爆货车(顶部通风),钢瓶防静电固定,车速≤50km/h;②铁路/航空:提供纯度报告,单批≤10瓶,单独防爆舱;③装卸:防静电叉车,穿防静电服,禁铁制工具。

(三)操作与应急

操作禁忌

人员持专项证,禁穿化纤衣;①开阀≤0.5圈,用铜合金减压器;②转移用防静电导管(漏率≤10⁻⁹Pa・m³/s);③密闭空间2人监护,先测甲烷<0.5%、氧>19.5%。

泄漏处理

气态:撤至低处,开顶部排风,关气源,氦质谱检漏,氮气吹扫;

液态:远泄漏区,禁冲水,待汽化后测甲烷<0.5%方可入。

应急处理

火灾:干粉/CO₂灭火,先断气源;钢瓶起火雾状水冷;

CO中毒:移新鲜空气、吸氧、送医(注亚甲蓝);

窒息/冻伤:按通用流程,冻伤温水(37-40℃)泡≥20分钟。

(四)废弃处置与法规遵从

余气专用燃烧器排放;钢瓶氮气置换(甲烷<0.1%)后专业回收。