用作燃料（天然气、沼气主要成分，可用于家庭供暖、烹饪，液化天然气可作汽车、船舶、飞机燃料，还可用于发电）；作为化工原料，用于转化制氢、合成氨、甲醇、有机合成原料气，生产卤代甲烷、硝基甲烷、炭黑、二硫化碳、乙炔、甲醛、氢氰酸、1,4-丁二醇等；在工业过程中用于生产氢气、甲醇、乙酸、乙酸酐等；还可作为合成气（氢气和一氧化碳混合物）的原料，合成气是生产氨和甲醇的主要原料；在石油炼制、塑料制造、工业气体制造等领域应用；部分用于污水处理、农业呼吸防护、香烟相关领域。
燃料; 化工原料; 工业气体; 石油化工; 塑料制造; 石油炼制; 污水处理; 农业; 食品药品相关
路线1：天然来源分离法
- 天然气分离：天然气中甲烷含量80%～99%，干天然气清净后直接使用；湿天然气清净后，经冷凝法、吸收法或吸附法分离出乙烷以上轻烃后使用。
- 油田气分离：石油开采逸出的天然气中，干气含甲烷80%～85%、湿气含甲烷10%，加压冷凝后可液化用作化工原料。
- 炼厂气分离：炼厂石油加工气体中甲烷含量20%～50%，用吸收蒸馏法和冷凝蒸馏法分离乙烯、丙烯时可副产甲烷或纯甲烷。
- 焦炉气分离：焦炉气含甲烷约20%～30%，干馏煤气含甲烷约40%～60%，采用深冷法分离焦炉气制氢时副产甲烷。
- 高纯甲烷制备：以天然气提氦装置副产品甲烷（含CH₄98%以上）为原料，经低温甲烷精馏塔脱除氮、氧杂质，再经吸附器脱除C₂以上烃类，得纯度99.99%以上的高纯甲烷；或以乙烯装置尾气为原料气，经吸附器脱除水、二氧化碳和C₂以上烃类杂质，再间歇精馏得纯度99.995%以上的高纯甲烷。
路线2：人工合成法
- 二氧化碳与氢气反应：CO₂ + 2H₂在催化剂作用下生成甲烷和氧气，再提纯。
- 碳蒸汽与氢气直接反应：纯碳蒸汽与纯氢气在1100℃以上反应生成甲烷，1500℃以上甲烷生成量随温度升高而增加。
路线3：实验室制备法
- 原料：无水醋酸钠（CH₃COONa）和干燥的碱石灰（NaOH与CaO混合物）。
- 反应方程式：CH₃COONa + NaOH = Na₂CO₃ + CH₄↑
- 收集方法：排水法。
路线4：发酵法
- 将有机质放入沼气池，控制温度和湿度，甲烷菌繁殖分解有机质，生成甲烷、二氧化碳、氢、硫化氢、一氧化碳等，其中甲烷占60%～70%，经低温液化提出制得甲烷。
