合成气的生产过程
合成气的生产过程
第五章合成气的生产过程5。
1 概述合成气是指一氧化碳和氢气的混和气，英文缩写是Syngas。
其H2/ CO（摩尔比）由1/2到3/1。
合成气在化学工业中有着重要作用。
5.1.1 合成气的生产方法(1）以煤为原料的生产方法：有间歇和连续两种操作方式。
煤制合成气中H2/ CO比值较低，适于合成有机化合物。
（2）以天然气为原料的生产方法：主要有转化法和部分氧化法.目前工业上多采用水蒸气转化法（steam reforming），该法制得的合成气中H2/ CO比值理论上是3，有利于用来制造合成氨或氢气。
(3) 以重油或渣油为原料的生产方法：主要采用部分氧化法（partial oxidation）.5。
1。
2.1 工业化的主要产品(1）合成氨(2）合成甲醇（3）合成醋酸(4）烯烃的氢甲酰化产品(5）合成天然气、汽油和柴油5.1.2。
2 合成气应用新途径(1）直接合成乙烯等低碳烯烃(2）合成气经甲醇再转化为烃类(3）甲醇同系化制乙烯(4）合成低碳醇(5)合成乙二醇(6)合成气与烯烃衍生物羰基化产物5.2 由煤制合成气以煤或焦炭为原料，以氧气（空气、富氧或纯氧)、水蒸气等为气化剂，在高温条件下通过化学反应把煤或焦炭中的可燃部分转化为气体的过程，其有效成分包括一氧化碳、氢气和甲烷等。
5。
2.1。
1煤气化的基本反应煤气化过程的主要反应有:这些反应中,碳与水蒸气反应的意义最大，此反应为强吸热过程。
碳与二氧化碳的还原反应也是重要的气化反应。
气化生成的混合气称为水煤气.总过程为强吸热的。
提高反应温度对煤气化有利，但不利于甲烷的生成。
当温度高于900℃时，CH4和CO2的平衡浓度接近于零.低压有利于CO和H2生成，反之，增大压力有利于CH4生成。
5.2。
1.2 煤气化的反应条件（1）温度一般操作温度在1100℃以上。
（2) 压力一般为2。
5～3。
2MPa。
（3）水蒸气和氧气的比例H2O/O2比值要视采用的煤气化生产方法来定。
合成气的生产过程
水碳比 H2O/CH4摩尔比
水碳比
甲烷平衡含量（%）
2
18.0
4
7.9
6
1.0
P=3.5MPa、T=800℃
水碳比越高，甲烷平衡含量越低 高水碳比有利于抑制析碳副反应
压力 反应体积增大，低压有利平衡
催化剂
镍活性成分＋助催化剂＋载体＋碱性物质
成分
助催化剂：提高活性、改善性能：金属氧化物 载体：提高表面积，防止烧结：Al2O3 或MgAl2O4尖晶石 碱性物质：中和酸性
C1化工指以合成气和甲烷为原料合成碳数为2或2个 以上化合物的化学工艺。
合成气的应用
合成氨 合成甲醇
合成醋酸
CH3OCH3 新燃料
烯烃的甲酰基化
合成天然气、汽油和柴油
新用途
煤变油
先转化为乙烯，再转化为其他 先转化为甲醇，再转化为汽油、乙烯等 直接转化为其他
目录
概述 由煤制合成气 由天然气制合成气 由渣油制合成气 一氧化碳的变换过程 脱硫与脱碳
合成气的生产过程
2020/8/13
目录
概述 由煤制合成气 由天然气制合成气 由渣油制合成气 一氧化碳的变换过程 脱硫与脱碳
合成气
合成气（syngas）：CO与H2的混合气 H2: CO=1:2~3:1
合成气的制造：许多含碳资源如煤、天然气、石油馏 分、农林废料、城市垃圾等均可用来制造合成气
利用合成气可以转化为液体和气体燃料、大宗化学品 和高附加值的精细有机合成产度：1200℃ 压力：3MPa 煤的转化率：88～95% 特点：制得的水煤气中CH4和 CO2含量较高，而CO 含量较 低，适于制备城市煤气
流化床连续式气化
以高活性煤如褐煤或某些烟煤 为原料，生成气的组成为： H2 35~46%、CO 30~40%、 CO2 13~25%、CH4 1~2%, 目前多用于制氢、氨原料气和燃料煤气
天然气制备合成气
天然气制备合成气天然气作为一种清洁、环境友好的能源，越来越受到广泛的重视。
天然气作为一种清洁、环境友好的能源，越来越受到广泛的重视。
制合成气是间接利用天然气的重要步骤，也是天然气制氢的基础，充分了解天然气制合成气的工艺与催化剂对于我们进一步研究天然气的利用将有很大帮助。
天然气中甲烷含量一般大于90%，其余为小量的乙烷、丙烷等气态烷烃，有些还含有少量氮和硫化物。
其他含甲烷等气态烃的气体，如炼厂气、焦炉气、油田气和煤层气等均可用来制造合成气。
目前工业上有天然气制合成气的技术主要有蒸汽转化法和部分氧化法。
本文主要对蒸汽转化法进行具体的描述，并具体介绍此工艺的发展趋势。
蒸气转化法蒸气转化法是目前天然气制备合成气的主要途径。
蒸汽转化法是在催化剂存在及高温条件下，使甲烷等烃类与水蒸气反应，生成H2、CO等混合气，其主反应为：CH + H O = CO + 3H，A H © 298 = 206KJ / mol该反应是强吸热的，需要外界供热。
因为天然气中甲烷含量在90%以上，而甲烷在烷烃中热力学最稳定，其他烃类较易反应，因此在讨论天然气转化过程时，只需考虑甲烷与水蒸气的反应。
甲烷水蒸气转化反应和化学平衡甲烷水蒸气转化过程的主要反应有：CH4+ H2O o CO + 3H2，A H © 298 = 206KJ / molCH4+ 2 H2O o CO 2 + 4 H 2，A H © 298 = 165KJ /molCO + H 2 O o CO 2 + H2，A H © 298 = 74.9 KJ /mol可能发生的副反应主要是析碳反应，它们是：CH4 o C + 2H2，A H©298 = 74.9KJ /mol2CO o C + CO2，AH © 298 = -172.5 KJ /molCO + H 2 o C + H 2 O，A H © 298 = -131.4KJ /mol甲烷水蒸气转化反应必须在催化剂存在下才有足够的反应速率。
合成气生产工艺
合成气生产工艺
合成气是一种由氢气（H2）和一氧化碳（CO）组成的混合气体，通常用于化学合成、燃料生产和其他工业过程。
合成气的生产工艺主要有煤气化、重油蒸气改制和生物质气化等多种方法。
以下是其中两种主要的合成气生产工艺的简要介绍：
1.煤气化工艺：
煤气化是通过高温、高压条件下将固体煤转化为合成气的工艺。
主要步骤包括：
a.煤的预处理：煤在煤气化之前通常需要进行破碎、粉碎和脱硫等预处理，以提高气化效率。
b.煤气化反应：将预处理后的煤与气化剂（通常是水蒸气和空气或氧气的混合物）在高温高压反应器中反应，产生合成气。
c.气体清洁：合成气中可能含有杂质，需要通过气体清洁设备去除硫化物、氮氧化物等有害成分。
2.重油蒸气改制工艺：
这是一种将重质石油馏分转化为合成气的工艺。
主要步骤包括：
a.热裂解：通过加热重质石油馏分，使其分解为较轻的烃类物质。
b.蒸气改制反应：将热裂解产生的烃类物质与水蒸气在催化剂的作用下发生改制反应，生成合成气。
c.气体净化：清除合成气中的杂质，如硫化物、氮氧化物等。
这两种工艺是实现合成气生产的常见方法，选择使用哪种工艺通常取决于原料的类型和可获得的资源。
此外，生物质气化、焦炭气化等方法也在一些特定情境下被应用。
合成气是一种重要的工业中间体，在合成燃料、化学品和其他产品方面有广泛的应用。
合成气体的制备方法
合成气体的制备方法合成气体是一种由多种气体组成的混合气体，其主要成分为一氧化碳和氢气。
合成气体的制备方法众多，根据不同的原料和工艺，可以分为煤气化法、蒸汽重整法、焦炉煤气法、部分氧化法等几种常见的制备方法。
煤气化法是一种将固体煤转化为合成气体的常用方法。
在这一工艺中，煤炭经过煤气化炉高温、高压条件下与氧、水蒸气和二氧化碳等反应，生成合成气体。
煤气化法的优点是原料资源丰富，适用于许多地区。
但是，煤气化法存在工艺复杂、设备投资大、环境问题等缺点。
蒸汽重整法是一种通过将烃类物质与水蒸气反应，生成合成气体的方法。
在这个过程中，烃类物质与加热后的水蒸气在催化剂的作用下发生水蒸气重整反应，生成一氧化碳和氢气。
蒸汽重整法制备合成气体的优点是能够利用多种烃类原料，生成的合成气体品质稳定，适用于多种化工工艺。
焦炉煤气法是指利用高炉、焦炉等工业设施产生的煤气，通过净化、除尘等工艺处理后，得到合成气体。
焦炉煤气法的优点是原料易得，能够充分利用冶金工业废气，减少环境污染。
但是，焦炉煤气法的煤气组分相对不稳定，需要经过复杂的净化工艺。
部分氧化法是一种将烃类物质通过与氧气部分燃烧的方法，生成合成气体的制备方法。
在这个过程中，烃类物质部分燃烧产生的热量使烃类分子发生裂解，生成一氧化碳和氢气。
部分氧化法的优点是工艺相对简单，催化剂使用量较少，能够利用多种烃类原料。
除了以上几种常见的制备方法，还有许多其他方法可以制备合成气体，如气化法、电解法等。
不同的制备方法适用于不同的工业领域和实际需求，选择适合的制备方法是确保合成气体质量和效率的关键。
合成气体作为重要的化工原料和能源，广泛应用于合成氨、甲醇、合成油等领域，对于推动经济发展和减少环境污染具有重要作用。
第四章合成气的生产过程
1.8737 107 T2 11.894
lg K P2
2.183 T
0.09361 lg T 0.632 103 T
1.08 107 T2 2.298
图解法或迭代法求 解x,y
c. 影响转化反应平衡组成的因素 水碳比 反应温度 反应压力
水碳比的影响
P=3.5MPa、T=800℃
水碳比
水碳比为2
甲烷平衡含量％ 5.0 2.0 1.0 0.5 0.2
压力 (MPa)
温度 ℃
1
800 870 910 950 1000
2
870 950 1000 1030 1100
4
940 1020 1080 1130 1200
温度增加，甲烷平衡含量下降
（3）反应动力学 在镍催化剂表面甲烷和水蒸汽解离成次甲基和原子态氧， 并在催化剂表面吸附与互相作用，生成CO、CO2和H2
2 4 6
甲烷平衡含量(%)
18.0 7.9 1.0
水碳比越高，甲烷平衡含量越低。
反应压力影响
甲烷平衡含量％
反应压力 MPa 水碳比＝2、T＝800℃
• 压力增加，甲烷平衡 含量也随之增大。
• 在烃类蒸汽转化方法 的发展过程中，压力 都在逐步提高，主要 原因是加压比常压转 化经济效果好。
反应温度的影响
催化剂中毒 a S S≤0.5ppm,可逆性中毒
催化剂活性越高，允许S含量越低。 温度越低，S对镍催化剂毒害越大。 b As 永久性中毒
As来源:含As碱液脱碳 c 卤素 卤素 ≤0.5ppm,永久性中毒
催化剂活性下降判断方法：
甲烷含量升高;平衡温距增大;“红管”现象
（6）工业生产方法 甲烷蒸汽转化过程中控制的主要工艺条件是温度、压力、 水碳比、空气加入量等。同时还要考虑到炉型、原料、炉 管材料、催化剂等对这些参数的影响。参数的确定，不仅 要考虑对本工序的影响，也要考虑对压缩、合成等工序的 影响，合理的工艺条件最终应在总能耗和投资上体现出来。
第五章 合成气生产过程 化工工艺学课件
下部为有催化剂的转化段，利用燃烧段反应放出的热量，进行吸热的甲烷蒸汽 转化反应[见式(5-20)]。
下部的反应条件： 2.45 MPa，950～1030℃，（下部的）颗粒状镍催化剂（以含 氧化锰和氧化铝的尖晶石为载体，具有很高的活性和耐高温性能，可采用较 高空速进行反应）。
②优点 a.合成气中的H2／CO可在０.99～2.97之间灵活地调节； b.反应器的设计合理地利用了反应热，不需外部供热，提高热效率。
（1）ATR工艺：由丹麦Topse公司提出并已完成中试。
①工艺过程 基本原理：把 CH4的部分氧化和蒸汽转化组合在一个反应器中进行。
进料： 天然气、纯氧和水蒸气，其中O2／烃=0.55～0.6(摩尔比)。 反应器：反应器为圆筒形，内衬耐火材料，燃烧段入口装有耐火材料保护的金属
燃烧器。 上部为无催化剂的燃烧段，在此处一定量的CH4按下式进行不完全燃烧，释放
机理：活性炭吸附H2S和02，后两者在其表面上反应，生成元素 硫；
活性炭也能脱除有机硫，有吸附、氧化和催化三种方式。
吸附方式对噻吩最有效，CS2次之，COS最差，它要在氨及氧 存在下才能转化而被脱除：
COS+0.5O2
CO2+S
COS+2O2+2NH3+H2O
（NH4）2SO4+CO2
在活性炭上浸渍铁、铜等盐类，可催化有机硫转化为H2S， 然后被吸附脱除。
PSA法还可用于分离提纯H2、N2、CH4、CO、C2H4等气体。
5.2 由天然气制造合成气
5.2.1 天然气制合成气的工艺技术及其进展 5.2.2 天然气蒸汽转化过程工艺原理 5.2.3 天然气蒸汽转化过程的工艺条件 5.2.4 天然气蒸汽转化流程和主要设备
合成气的生产过程
气体在反应后各组分的平衡分压
合成气的生产过程
(3)甲烷水蒸气转化反应热力学
(1-1) (1-2)
图解法或迭代法求解x,y
合成气的生产过程
1.甲烷水蒸气转化反应理论基础
(3)甲烷水蒸气转化反应热力学 c.影响甲烷水蒸气转化反应平衡组成的因素
水碳比
反应温度
反应压力
合成气的生产过程
4.3.2.1甲烷水蒸气转化制合成气
合成气的生产过程
2020/11/7
合成气的生产过程
第4章 合成气的生产过程
主要内容 4.1 概述 4.2 由煤制合成气 4.3 以天然气为原料制合成气 4.4 原料气脱S 4.5 CO2的脱除 4.6 CO变换
合成气的生产过程
4.1概述
4.1.1 生产方法及应用
合成气（synthesis gas or syngas) CO和H2的混合物
合成气的生产过程
鲁奇炉结构示意图 1.煤箱 2.分布器 3.水夹套 4.灰箱 5.洗涤器
合成气的生产过程
3.流化床气化法
4.2.2 水煤气的生产方法
特点 煤：粒度<10mm 流化状态 气体组成和温度均匀
温克勒炉(Winkler) 煤气组成(体积％）
H2: 35～46 CO: 30～40 CO2: 13～25 CH4: 1～2
合成气的生产过程
水 煤 气 发 生 炉
合成气的生产过程
1.固定床间歇法（蓄热法） 生产工艺条件：
温度 吹风速度 蒸汽用量 燃料层高度 循环时间
间歇气化法优缺点： 制气时不用氧气，不需空分装置。 间歇生产过程，发生炉的生产强度低，对煤 的质量要求高。
合成气的生产过程
4.2.2 水煤气的生产方法
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第五章合成气的生产过程5.1 概述合成气是指一氧化碳和氢气的混和气，英文缩写是Syngas。
其H2/ CO (摩尔比)由1/2到3/1。
合成气在化学工业中有着重要作用。
5.1.1 合成气的生产方法(1) 以煤为原料的生产方法：有间歇和连续两种操作方式。
煤制合成气中H2/ CO 比值较低，适于合成有机化合物。
(2) 以天然气为原料的生产方法：主要有转化法和部分氧化法。
目前工业上多采用水蒸气转化法( steam reforming )，该法制得的合成气中H2/ CO 比值理论上是3，有利于用来制造合成氨或氢气。
(3) 以重油或渣油为原料的生产方法：主要采用部分氧化法( partial oxidation )。
5.1.2.1 工业化的主要产品(1) 合成氨(2) 合成甲醇(3) 合成醋酸(4) 烯烃的氢甲酰化产品(5) 合成天然气、汽油和柴油5.1.2.2 合成气应用新途径(1) 直接合成乙烯等低碳烯烃(2) 合成气经甲醇再转化为烃类(3) 甲醇同系化制乙烯(4) 合成低碳醇(5) 合成乙二醇(6) 合成气与烯烃衍生物羰基化产物5.2由煤制合成气以煤或焦炭为原料，以氧气（空气、富氧或纯氧） 、水蒸气等为气化剂，在高温条件下通过化学反应把煤或焦炭中的可燃部分转化为气体的过程， 其有效成分包括一氧化碳、氢气和甲烷等。
5.2.1.1煤气化的基本反应煤气化过程的主要反应有:原反应也是重要的气化反应。
气化生成的混合气称为水煤气。
总过程为强吸热的。
提高反应温度对煤气化有利 ，但不利于甲烷的生成。
当温度高于900C 时，CH 4和CO 2的平衡浓度接近于零。
低压有利于CO 和H 2生成，反之，增大压力有利于 CH 4生成。
5.2.1.2煤气化的反应条件（1） 温度 一般操作温度在1100 C 以上。
（2） 压力 一般为2.5〜3.2MPa 。
（3）水蒸气和氧气的比例 H 2O/O 2比值要视采用的煤气化生产方法来定。
5.2.2煤气化的生产方法及主要设备气化过程按操作方式来分， 有间歇式和连续式。
目前最通用的分类方法是按反应器分类, 分为固定床（移动床）、流化床、气流床和熔融床。
至今熔融床还处于中试阶段，而固定床 （移动床）、流化床和气流床是工业化或建立示范装置的方法。
5.2.2.1固定床间歇式气化制水煤气法该法的操作育式为燃烧2制气分阶段进行，在实厢生产中，为了防止空气在高温下接 触水煤气而发生爆炸，同时保证煤吒质量・一个工作睛环由以下六个阶段粗成’ P吹区 亠 恚寬吹净 亠一】忠上唏瓯 亠T 吹制耳 亠 二次上吹帛帆 亠 空耳吹浄d（空气自下而上M 蒸汽目下而上）（黄汽自上而下）〔轰汽自下而上H 自下而上川屮fI5.2.2.2固定床连续式气化制水煤气法此法由德国鲁奇公司开发。
目前鲁奇炉已发展到 MarkV 型，炉径5m ，每台炉煤气（标 准状态）的生产能力达100000m3/h 。
鲁奇法制的水煤气中甲烷和二氧化碳含量较高，而一 氧化碳含量较低，在 C1 化工中的应用受到一定限制，适合于做城市煤气 。
C +丄0之QCO2丄 o+q =co 3 C + H.OttCO+H. C + 2H a O»CC 2+2H a c+cq SCOc+込 « CH 4上眼-12%J7翻加 入弧-40弘7 F 用刃第 90 3V/^/ 劈Y72&J 皿J此反应为强吸热过程。
碳与二氧化碳的还5.2.2.3 流化床连续式气化制水煤气法发展流化床气化法是为了提高单炉的生产能力和适应采煤技术的发展，直接使用小颗粒碎煤为原料，并可利用褐煤等高灰分煤。
它又称为沸腾床气化，把气化剂送入气化炉内，使煤颗粒呈沸腾状态进行气化反应。
温克勒( Winkler )煤气化方法采用流化床技术。
5.2.2.4 气流床连续式气化制水煤气法较早的气流床法是K-T 法，由德国Koppers 公司的Totzek 工程师开发成功，是一种在常压、高温下以水蒸气和氧气与粉煤反应的气化法。
气化设备为K-T 炉。
第二代气流床是德士古法，由美国Texaco 公司于20世纪80年代初开发成功。
5.3由天然气制造合成气5.3.1天然气制合成气的工艺技术及其进展天然气中甲烷舍壘一股大于90%.目前工业上由天然气钿后成气的技术王要有蒸，气转化法和罄分氧优法巽汽转化法昙衽催化剂存衽圧高濕条件下假申喘等泾类与水龍汽旋宓生廉弘CO ffS合气'其主反应为,CH4 + 且a O«CO + 3H.决反应是强喙热的・需要外界朕热口此■法拽术成熟，目前厂眨应用于生产合成气、纯氢气和會成氯原料气.車卓主要弁绍此种方法. 亠甲烷水蒸气转化过程的主要反应有,CH4+ H3O«C0 + 3H直略206JcJf^CH, + 2H.0 OC0= + 4H.AH拓16 5却丘刀CO 十H,OoCO°十H 时轉-4L2Uf醴of 可能发生的副反应主要是扳璇反应,它们是=CH4Q U 十2H a bH 爲14.9kJ2CO OC + CC^CO 十H a OC+ H^O h% -1314^/^7现在暂且不考虑副反应来讨论主反应的化学平衡。
三个主反应中只有其中两个是独立的，通常认为第一个和第三个是独立反应。
反应达平衡时，产物含量达到最大值，而反应物含量达最小值。
列出这两个独立反应的化学平衡常数式再加上物料衡算式，联立求解此方程，就可以计算出平衡组成(一般用摩尔分数表示) 。
5.3.2.1甲烷水蒸汽转化反应和化学平衡第一个辰起的平衡常数式为，_ P(CO)./(H J ”曲-Q(CE J P(H Q ■式中忌】一一甲烷与水蒸汽转优生成co和角的平衝常數；』P〔C0A p(H a) p(CH4)\ p(H a O)-—分别罡CA 也、匚刊、的平衛分压.屮第三个反应的平衡常数式尚*第三十反应的平衡常数式背■式中爲2-------- 輩化碳变换反应的平衡常数：匸p（CO/ p（H0、p（CO）、p<H2O）一一分别是CS比、CO. H£）的平衡分压.* 在压力不衣高时，血仅是温度的函数”表>1列出了不同温度时上述两个反应的平衛常数u 4恿,1甲烷水蒸气反应和一耳北礁变换艮应的平爾甬数，fflflr/vfH* + H^OCO + 3Hj CO * H；O^^ CQj + H；V 旅00）¥«旳）r K一邛叫尺也A>{CO}-P（H3O）2004,614X10-^22"220_150.92308397X10 l*Z270-61.9300 6.378X 10 ■3$ .22购 2.4S3X 10~*2A.344508.7HX 10]7.317.741X10^ 3.43465G2-^S6i.923700 1.3UX 10I.5W«001 1.01$900 1.440X1(^0.7351000• l00“(X0,542注；比衷摘自事京化工研凭喘薛整（合成氮僅化謁手爲〉（kJ公司I咖年由扳h井压单it为*rm （htnrtiQ.|Ql32S MPO,例如，甲烷水蒸气转化制會成■气反应的心1和co变换反应的险的公式分别郑」K p_ =- （??2£）+7.14110g T - O.OC1X8T +9 4 xlO'T* ^3.64 积2055血 J -（-^-）-1.5904 log r-h 屮l.S17xlC -5.65 xW7^ +3.24 xlO_1L73+L.5313各组分的平衡分压和平衞组戚要用平衡时物料衡算来计算■若反应前体系中组分CfS CO. Gj出6 岛、代的物质的重分别光n（CH*）、tXCO）. Hgi）、n（用0>璇氐）、璇N亦絕甲烷水蒸气转化制合成气后・设平衡时CH4反应的转化塑为氐mob CO交化反应的转化畫为& mol,总压（绝对压力）为p-屮组分L的摩尔分数戏和分压押分别为心式中pi—组分L的物质的量;P—总压（绝对压力）・*各对应的平衡值，可将有关组分的分压代入甲烷水蒸气转化制合成气反应的 Kp i 和CO 变换反应的Kp2的公式，整理后得到 根据反应温度查出或求出 Kp i 和Kp 2，再将总压和气体的初始组成代入以上两式，解出n x 和n y ,那么，平衡组成和平衡分压即可求出。
平衡组成是反应达到的极限，实际反应距平衡总是有一定距离的， 通过对一定条件下实际组成与平衡组 成的比较，可以判断反应速率快慢或催化剂活性的高低。
在相同反应时间内，催化剂活性越高，实际组成越接近平衡组成。
平衡组成与温度、压力及初始组成有关，图5-7显示了 CH 4、CO 、及CO 2的平衡组成与温度、压力及水碳比（H 2O/CH 4摩尔比）的关系，H 2的平衡组成可根据组成约束关系式 （刀yi=1）求出。
下面分析在什么情况下会有碳析出， 如何避免或尽量减少析碳的可能性。
三个析碳反应 也是可逆的，它们的平衡常数式分别为：¥?j =>a （H 2）/p （CH +|已知高温育利于甲烷需解斩碳’不利于一垂化碳瓢扳碳：在高淑下不利于还原析炭 却有利于碳披水蒸遣所气化 溫度越高、水英汽比例越大'则越有利于消谨；如果气相中 忠C6分压很衣时，均有利于抑術晰碳<■』由热力学第二定律可知，在任何化学反应自发进行的过程中.反应自由燔总是沛小的. 自由焰变化可用下式表达:；a2 =—送 TSK, + Rfk J* = RT 城 J/K J4式中 4G —一反应自由熔变化（亦即自由能变优h 珅T ——反应温庫— R 一一气障常数；a Kg 一一反应平衡常数：*如一废应侔系中各组分的压力爛（产物和反应物関乐分压的关系）-丄以上三式中各组分的分压均为体系在某指定状态时的实际分压， 而非平衡分压。
可由温度、 压力查出Kp ，再根据指定组成和总压计算 Jp ,最后由Jp/ Kp 是否小于1来判断该状态下有 否析碳发生。
当Jp/ Kp<1时，"G<0，反应自发向右进行，会析碳； 当Jp/ Kp=1时，"G=0，反应达平衡，是热力学析碳的边界； 当Jp/ Kp>1时，"G>0，反应不能自发进行，体系不析碳。
甲烷水蒸气转化体系中, 水蒸汽是一个重要组分, 由各析碳反应生成的碳与水蒸汽之间 存在的平衡,通过热力学计算,可求得开始析碳时所对应的H 2O/CH 4 摩尔比,称为热力学p% -® J根据物料衡算可计算出反应后各组分的组成和分压,若反应达平衡,该表中各项则代表2屯.一丹最小水碳比。
不同温度、压力下有不同的热力学最小水碳比。
综上所述,影响甲烷水蒸气转化反应平衡的主要因素有温度、水碳比和压力。