第二章-煤炭氣化的理論基礎要點課件

第二章

煤炭氣化的理論基礎第一節(jié)

氣化過程的熱力學基礎一平衡常數(shù)

嚴格地講，許多氣化反應都不是不可逆反應，而是可逆反應。在可逆反應中，當正反應速度與逆反應速度相等時就達到平衡。平衡常數(shù)K是描述反應處于平衡狀態(tài)的一個特性數(shù)據(jù)。在給定條件下，

K可以看成是反應所能達到限度的標志。

K的數(shù)值越大，表示體系達到平衡之后，反應向右完成的程度越大。

設有如下反應：式中分別表示正、逆反應速度常數(shù)，當反應到達平衡時式中——以濃度表示的反應平衡常數(shù)。(2-4)一平衡常數(shù)

在氣體反應的場合，因為氣體的分壓與其濃度成比例，因此，若設

分別為各組分的分壓，則可得以分壓表示的平衡常數(shù)計算式。若平衡常數(shù)以氣體摩爾分數(shù)表示，則若氣體服從理想氣體狀態(tài)方程式，則可導出之間的關系為

(2-5)(2-6)(2-7)(2-8)一平衡常數(shù)平衡常數(shù)在溫度一定時是個常數(shù)。當求得平衡常數(shù)后，就可以計算一定條件下的平衡轉化率。平衡轉化率是該條件下實際轉化率的極限，可以計算系統(tǒng)總壓、物料配比以及惰性氣含量對化學平衡的影響，還可以計算平衡時物系中各組分的質量分數(shù)。

平衡常數(shù)的數(shù)值可通過測定反應達平衡時各物質的平衡濃度而算得。在實際的氣化爐中反應很復雜，特別是二次反應的存在影響了反應物與產物的濃度測定，因此平衡常數(shù)難以直接測定，而可以通過熱力學公式用計算方法求得。如氣化過程的操作壓力不高，則氣體介質可以按理想氣體考慮。二平衡的移動及影響因素化學平衡只有在一定的條件下才能保持，改變條件（如溫度、壓力、濃度等）就破壞了平衡，直到在新的條件下達到新的平衡。

呂·查德理（LeChatelier）原理：處于平衡狀態(tài)的體系，當外界條件（溫度、壓力及含量（摩爾分數(shù)）等）發(fā)生變化時，則平衡發(fā)生移動，其移動方向總是朝著削弱或者抗拒外界條件改變的影響。

溫度的影響：吸熱反應（Q<0）的K值，隨溫度升高而增加；而放熱反應（Q>0）的K值，隨溫度升高而下降。

濃度的影響：增加反應物濃度或減少生成物濃度，反應向生成物方向進行；反之亦然。在實際的氣化過程中，原料氣中?；煊卸栊詺猓鼈冸m不參加反應，但卻能影響平衡的移動。

壓力的影響：壓力增加，反應向體積縮小的方向移動。二平衡的移動及影響因素1.溫度的影響溫度是影響氣化反應過程煤氣產率和化學組成的決定性因素。溫度對化學平衡的關系如下：式中R—氣體常數(shù)，8.314kJ/（kmol.k）；

T—絕對溫度，K；△H—反應的熱效應，放熱為負，吸熱為正；

C—常數(shù)從上式可以看出，若△H為負值，為放熱反應，溫度升高，kp值減少，對于這類反應，一般來說降低反應溫度有利于反應的進行。反之，若△H為正值，即吸熱反應，溫度升高，kp值增大，此時升高溫度有利于反應的進行。二平衡的移動及影響因素2.壓力的影響

平衡常數(shù)kx不僅是溫度的函數(shù)，而且隨壓力的變化而變化。壓力對于液相反應影響不大，而對于氣相或氣液相反應平衡的影響是比較顯著的。根據(jù)化學平衡原理，升高壓力平衡向氣體體積減少的方向進行；反之，降低壓力，平衡向氣體體積增加的方向進行。在煤炭氣化的一次反應中，所有反應均為體積增大的反應，故增加壓力，不利于反應的進行?？捎上铝泄降贸觯?/p>

kp=kx.P

△n

kp—用壓力表示的平衡常數(shù)

kx—用摩爾分數(shù)表示的平衡常數(shù)△n—反應過程中氣體物質分子數(shù)的增加（或體積的增加）二平衡的移動及影響因素

kp=kx.P

△n

理論產率決定于kx，并隨kx

的增加而增大，當反應體系的平衡壓力P增加時，P△n

的值由△n

決定。如果△n<0

，增大壓力P后，P△n

減少。則由于kp

是不變的，如果kx

保持原來的值不變，就不能保持平衡，所以當壓力增加時，kx

必然增加，因此加壓有利。即加壓使平衡向體積減少或分子數(shù)減少的方向移動。如果△n>0

，則正好相反，加壓將使平衡向反應物方向移動，因此，加壓對反應不利，這類反應適宜在常壓甚至減壓下進行。如果△n=0

，反應前后體積或分子數(shù)無變化，則壓力對理論產率無影響。二平衡的移動及影響因素

（1）反應：高溫下碳和CO2作用時發(fā)生強吸熱反應。溫度上升，平衡常數(shù)急劇增加，CO2含量急劇減少，溫度越高越有利于反應進行。如圖（2-1）

氣化過程的幾類反應：圖2-1

反應中平衡混合物組成與壓力的關系如圖(2-2)。

一定溫度下，與壓力無關。但反應之后體積增加，所以總壓力增加時，影響平衡點的移動，使反應向體積縮小的方向進行。圖2-2二平衡的移動及影響因素

（2）碳與水蒸氣反應：

初次應是；但在過量水蒸氣的參與下，繼而發(fā)生

組合在一起：

這兩個反應的平衡常數(shù)與溫度的關系如圖2-3所示。從圖可以看出，溫度對兩個反應平衡常數(shù)的影響不同。在800℃以上，溫度升高，第一個反應的平衡常數(shù)比第二個反應的平衡常數(shù)增加得快，所以提高溫度可以相對地提高CO含量降低含量。氣化過程的幾類反應：二平衡的移動及影響因素氣化過程的幾類反應：圖2-3

碳和水蒸氣反應的平衡常數(shù)和溫度的關系二平衡的移動及影響因素此外，由式（2-6）和（2-8）得

因此，在溫度不變的情況下，隨壓力增加，水蒸氣含量增加，CO和

的含量減少。氣化過程的幾類反應：二平衡的移動及影響因素

（3）是氣化過程中生成甲烷的主要反應。圖2-4給出了與溫度的關系。

提高溫度，使平衡常數(shù)下降，平衡狀態(tài)下甲烷的含量降低。

壓力對甲烷化反應有著特殊意義。此時，由式（2-6）和（2-8）得

因此隨著壓力增加，將有利于提高平衡混合物中甲烷的含量。圖2-5表示了溫度和壓力的變化對甲烷平衡含量的影響。氣化過程的幾類反應：二平衡的移動及影響因素氣化過程的幾類反應：圖2-4反應的與溫度的關系圖2-5溫度和壓力對甲烷平衡含量的影響二平衡的移動及影響因素圖2-6粗煤氣組成與氣化壓力的關系分析：1、壓力對氣化反應平衡的影響。2、壓力在實際氣化生產中的作用。思考：煤氣組成與氣化溫度的關系三煤氣組成的熱力學計算對煤氣組成進行理論計算有下列兩種情況：（1）假定燃料氣化過程中的化學反應均朝著一個方向進行，忽略其逆反應的存在。根據(jù)總熱平衡的原則，利用化學計量的反應方程式很容易計算出這種單向化學轉化最大的產品組成。從這個觀點出發(fā)，固體燃料中的碳同氣化劑作用而獲得的由可燃成分組成的煤氣稱為“理想煤氣”。（2）考慮逆反應的存在，也就是反應不可能進行到原始物質完全消失，但假定其反應可達到熱力學平衡，即實現(xiàn)化學平衡和熱平衡，總過程熱效應為零。這種達到熱力學平衡的煤氣，稱為“理論煤氣”。三煤氣平衡組成的計算

進行煤氣平衡組成計算時，需建立一方程組，其中方程個數(shù)與需求取的數(shù)目相等，然后利用平衡關系將未知數(shù)縮減到最小，以簡化方程組的數(shù)值計算。

選擇對生成煤氣起決定作用的方程式，當然對不同的氣化方式所生成的煤氣，其選擇也是不同的。把主要的反應平衡關系式聯(lián)同物料平衡或熱量平衡方程式組成方程組，然后求解。例1：空氣煤氣的平衡組成計算

分析：當用空氣鼓風制取煤氣時，氮隨空氣一起進入煤氣發(fā)生爐，此時發(fā)生的氣化反應是設CO2的轉化分數(shù)為α，則代入可計算不同溫度下的氣體組成例2：氧蒸汽鼓風煤氣的平衡組成計算a.建立聯(lián)立方程組

當以空氣和水蒸氣為氣化劑，煤氣組分等6種。需建立6個方程組，才可求得煤氣中的6個組分。

反應方程式：得到三個化學反應平衡方程式：

ⅠⅡⅢ

由道爾定律得出：由物料平衡得出第五個方程，即根據(jù)氣化劑中的氫氧比的平衡關系可得：根據(jù)氣化劑中氮氧比和煤氣中氮氧比的平衡關系可得第六個方程：式Ⅴ、Ⅵ中，A表示鼓風中氫和氧的分壓比;

B表示氮和氧的分壓比；表示氣化劑中各組分的分壓；表示煤氣中各組分的分壓。ⅣⅤⅥ

計算中，上述各方程式可改寫成下式：

⑴⑵⑶⑷⑸⑹

采用試差法求解，求解時，先假設一個值，由方程(5)求出；再由式(1)確定，式(2)確定，式(3)確定，式(4)確定方程式(6)用來驗證值的選擇是否正確。若不正確，需重新設定。三、煤氣平衡組成的計算(一)以空氣為氣化劑時煤氣組成的計算1、碳與氧平衡組成的計算由上表可見，在溫度為700～1700°C范圍內，三個方程中反應物幾乎完全反應，即以上三個反應是不可逆的。而式3卻不同。從kp3可見，在煤氣發(fā)生爐中可能的溫度變化范圍內，其平衡常數(shù)的對數(shù)值，在正、負值之間變動，即其平衡組成中的CO和C02的相對含量，隨平衡時溫度的不同變化很大。平衡常數(shù)與溫度的關系設平衡時氣體總壓為p，各組分的分壓分別為pco和pCO2．設氣體中只有CO和C02兩種氣體，CO的物質的量的分率為x，則pco=px，pco2=p(1-x),由此可得kp3：由經驗式：由此可計算出不同壓力、不同溫度下的x值，即可求出平衡時CO、CO2的組成。平衡時CO、CO2的組成的計算CO2平衡轉化率的計算工業(yè)生產中如果以空氣為氣化劑，因而與空氣中的氧同時進入煤氣發(fā)生爐的還有氮氣。由于氮氣的存在，稀釋了氣體混合物中一氧化碳與二氧化碳的濃度，也就是降低了它們的分壓，因此，平衡向生成一氧化碳的方向移動。CO2平衡轉化率2.碳與氧反應的產物組成和用氣量計算在生產過程中，碳與氧的反應難以達到平衡，一氧化碳、二氧化碳和沒有消耗盡的氧氣同時存在。如以空氣為氣化劑，空氣用量為V空，發(fā)生一次反應產生煤氣為V，煤氣中的CO、CO、N2和過剩的O2分別用yCO、yCO2、yN2

和yO2表示，則產物組成和用氣量可計算如下。一次反應(空氣吹風)：取V空等于lm3為計算基準，由上述反應可知，當生成二氧化碳時反應前后無體積變化，而當生成一氧化碳時，因V(O2)：V(CO)=1：2，即0.5mol氧氣反應，生成lmol一氧化碳，氣體體積則增加了一氧化碳的0.5倍。根據(jù)氣化過程的氧原子平衡關系：則【例】已知吹風氣中CO2的含量為16％、O2的含量為0.5％(如不考慮吹風氣中氫、甲烷的含量及煤中含氧量)，試求吹風氣中一氧化碳組成及通入每1m3(標準狀況)空氣，所得吹風氣的量。解:已知yCO=0.16，yO2=0.0053、理想空氣煤氣計算空氣煤氣是以空氣作氣化劑反應產生的煤氣。在理想狀態(tài)下的氣化過程中，碳全部轉化為一氧化碳。此時煤氣生成的總過程可用下式表示：組成計算:產率計算:V=22．4X(2+3.76)/2×12=5.38m3/kg熱值計算:氣化效率:

（二)以水蒸氣為氣化劑1、碳與水蒸氣反應的化學平衡高溫下的碳與水蒸氣反應，可生成含有氫氣、一氧化碳和二氧化碳的混合氣體。反應如下：根據(jù)平衡常數(shù)與上式可求出該溫度下的水煤氣的組成

2、碳與水蒸氣反應的產物組成和用氣量的計算干水煤氣中各組分間的關系如下碳與水蒸氣的反應和碳與氧的反應類似，一般難以達到平衡。除了CO、CO2、H2、CH4外，還有大量未分解的水蒸氣。如水蒸氣通入量為V(標準狀況)，得到的干燥水煤氣量為V干(標準狀況)，水蒸氣分解率為η，干水煤氣中的CO、CO2、H2、CH4的組成分別為yCO、yCO2，yH2、yCH4，則有如下關系:【習題】已知干水煤氣中CO2的含量為7％，CH4的含量為0.5％，若蒸汽分解率為40%，試計算干水煤氣中的CO和H2組成及生產1m3(標準狀況)的干水煤氣消耗的水蒸氣量。第二節(jié)

氣化過程的動力學一概述

煤或煤焦的氣化反應是非均相反應的一種。非均相反應是指反應物系不處于同一相態(tài)中，在反應物料之間存在著相界面。最常見的非均相反應是氣相借助于催化劑作用而進行的氣—固催化反應，而煤或煤焦的氣化反應屬于氣相組分直接與固體含碳物質作用的氣—固非催化反應。

研究煤或煤焦氣化反應動力學的基本任務是討論氣化反應進行的速度和反應機理，以解決氣化反應的現(xiàn)實問題。通過煤或煤焦氣化反應動力學的研究，確定反應速度以及溫度、壓力、物質的量濃度、煤或煤焦中礦物質或外加催化劑等各種因素對反應速度的影響，從而求得最適宜的反應條件，使反應按人們希望的速度進行。一概述（1）反應氣體從氣相擴散到固體碳表面（外擴散）；

（2）反應氣體再通過顆粒的孔道進入小孔的內表面（內擴散）；

（3）反應氣體分子吸附在固體表面上形成中間絡合物；

（4）吸附的中間絡合物之間或吸附的中間絡合物和氣相分子之間進行反應，稱表面反應步驟；

（5）吸附態(tài)的產物從固體表面脫附；

（6）產物分子通過固體的內孔道擴散出來（內擴散）；

（7）產物分子從顆粒比表面擴散到氣相中（外擴散）。煤或煤焦的氣化反應步驟一概述

（1）、（2）、（6）、（7）為擴散過程，其中又有外擴散和內擴散之分；而（3）、（4）、（5）為吸附、表面反應和脫附，其本質上都是化學過程，稱表面反應過程。

對于這種多步驟的過程一般采用速率控制步驟的分析方法。反應的總速度取決于阻力最大的步驟，即速度最慢的步驟，稱速度控制步驟。因而，總反應速度可以由外擴散過程、內擴散過程或表面反應過程控制。煤或煤焦的氣化反應步驟一概述

溫度是影響反應速率的重要因素。用圖2-6說明。

其上圖表示氣相和碳反應的反應速度的常用對數(shù)值隨反應溫度的倒數(shù)的變化關系。下圖表示在相應情況下，反應物在氣固界面和顆粒內部物質的量濃度分布狀況。R表示顆粒半徑，反應物氣相物質的量濃度，δ滯流邊界層厚度。理論上把氣—碳反應的反應速度隨溫度的變化劃分為低溫、中溫和高溫三個區(qū)域和兩個過渡區(qū)。一概述

低溫區(qū)Ⅰ：溫度低，速度很慢。

中溫區(qū)Ⅱ：速率由表面反應和內擴散控制，稱為內擴散區(qū)。

高溫區(qū)Ⅲ：外擴散區(qū)。

過渡區(qū)a和b圖2-6多孔碳反應速率隨溫度T變化的三區(qū)域圖二各反應控制區(qū)的動力學特征表面過程包括吸附、表面化學反應和解吸附3個步驟，為使問題簡化，可把每個步驟看成一個基元反應來處理。分析表面過程的動力學問題，要涉及每一步驟的動力學問題，也就是說要同時解幾個動力學方程才能獲得總的表面過程的動力學方程。在各步驟的反應過程中，就各步驟的速度而言，有兩種情況：一種是在連續(xù)反應中各基元反應彼此速率相差很大，最慢的一個基元反應的速率代表整個反應的速度，這類反應稱為有控制步驟的反應；另一種是各基元反應彼此間的速率相差不大，此類反應叫無控制步驟反應。但從這類反應中每一個基元反應的速率都可以代表整個反應速率這個意義上講，亦可稱為全是控制步驟的反應。二各反應控制區(qū)的動力學特征

表面過程包括吸附、表面化學反應和脫附三個步驟。

a

存在控制步驟的動力學方程：控制步驟的速度代表整個反應的速度；控制步驟的速度是整個連續(xù)反應中最慢的步驟，沒有達到平衡；其他非控制步驟的基元反應的速度相對很大，可以認為處于平衡態(tài)。

b

不存在控制步驟的動力學方程：各連串基元反應中每一步的反應速度差不多。特點：反應過程中任何一個基元步驟均未達到平衡，且其速度可以代表整個反應的速度。1動力控制區(qū)二各反應控制區(qū)的動力學特征

氣—碳反應中，氣固兩相間的界面有一層滯流邊界層，氣體反應物從氣流主體到邊界層通過湍流方式進行。而通過滯流邊界層的傳質靠分子運動基礎上進行的分子擴散的方式。湍流擴散效率高，速度很快，而分子擴散阻力大，速度很慢，所以外擴散的總反應速率取決于包圍在顆粒外表面的滯流邊界層對傳質的阻力。2外擴散控制區(qū)二各反應控制區(qū)的動力學特征

固體顆粒具有很高的孔隙率時，顆粒的內表面將成為主要反應表面。對于整個過程的速率受到表面反應和質量傳遞兩個過程的影響。在顆粒內部的擴散和化學反應不是嚴格的串聯(lián)過程，而是反應物在微孔內擴散的同時在微孔壁上發(fā)生化學反應。由于反應物的不斷消耗，使得越深入微孔內部反應物的物質的量濃度逐漸降低。所以內擴散過程和化學反應過程之間的關系更復雜。反應物通過顆粒微孔向里擴散時，沿不同深度反應物的量濃度分布如圖2-7。

對于反應產物來說，有從顆粒內表面通過微孔向顆粒外表面擴散的過程。3內擴散控制區(qū)圖2-7固體顆粒內部反應物的（物質的量）濃度分布圖三主要氣化反應的速度控制區(qū)1碳的燃燒反應

高溫下碳與氧作用，發(fā)生如下反應：

氣化過程中，高溫的碳與氧、水蒸氣、二氧化碳發(fā)生多種多樣的反應?，F(xiàn)歸納為碳的燃燒反應、二氧化碳的還原反應、水煤氣反應和甲烷生成反應等五類進行研究。三主要氣化反應的速度控制區(qū)

碳的燃燒反應在所有氣化反應中速率最大。碳顆粒燃燒時表面周圍發(fā)生一系列化學反應，但對機理尚不能充分認識。溫度在400~900℃之間，碳與氧反應得到CO和的物質的量濃度比符合下列關系：式中R—摩爾氣體常數(shù)，8.314J/(mol·K);—碳表面溫度，單位K1碳的燃燒反應三主要氣化反應的速度控制區(qū)

在溫度高于800℃時，碳的燃燒反應幾乎不可逆地自左向右進行。若提高反應溫度或增加煤焦粒度，則反應可趨于外擴散區(qū)。若降低反應溫度或減少煤焦粒度，則反應可趨于內擴散區(qū)，甚至動力區(qū)。史密斯(Smith)等人的研究表明，對于粒徑大于100μm的碳粒，在1200K下，燃燒反應為外擴散控制；對于粒徑為90μm的碳粒，在750K下，燃燒反應為表面反應控制；當碳粒粒徑小于20μm時，其動力區(qū)的溫度范圍可達1600K。1碳的燃燒反應三主要氣化反應的速度控制區(qū)1

碳的燃燒反應在一般移動床煤氣發(fā)生爐內，當氧氣層溫度低于900℃時，燃燒的速率取決于碳的反應速率。此時溫度的增加對反應速率影響很大。如在775℃時，溫度每提高15℃，反應速率可增加一倍。當氧化層溫度大于900℃時，燃燒反應的速率主要取決于氧從氣流主體擴散到碳表面的速率和由產物碳表面向氣流主體擴散的速率。例如在900~1200℃范圍內，電極碳的燃燒，空氣的流速為8~170m/s，燃燒速度與空氣流速的0.47次方成比例。三主要氣化反應的速度控制區(qū)

高溫下碳與二氧化碳作用，發(fā)生如下反應：

在1000℃以上明顯發(fā)生正反應，若溫度在600~900℃范圍內，將進行逆反應。研究認為，2000℃下二氧化碳還原反應處于動力區(qū)。因此在一般氣化爐操作條件下，二氧化碳還原反應進行得很慢，不可能達到平衡。二氧化碳還原反應的速率主要與操作溫度和原料的活性有關。提高操作溫度和采用高活性原料可加快二氧化碳的還原速率。2二氧化碳還原反應三主要氣化反應的速度控制區(qū)

二氧化碳與不同的原料作用時，其反應速率由大到小的順序為：泥煤焦、木炭、褐煤、冶金焦、無煙煤。當然，原料中的礦物質也會影響其活性，尤其是堿金屬氧化物和堿土金屬氧化物。在800℃，二氧化碳分壓為9.8kPa下，該反應速率僅為碳燃燒反應速率的10-5，反應活化能為250~377kJ/mol。在移動床發(fā)生爐的操作溫度下，為使二氧化碳還原反應充分進行，故氣化爐內還原層的厚度要比氧化層厚得多。

2二氧化碳還原反應三主要氣化反應的速度控制區(qū)

高溫下碳與水蒸氣作用，發(fā)生如下反應：

當反應溫度升高時，正向反應進行得比較完全。在1000℃以上則可視為不可逆反應。生成CO的反應速率明顯地大于生成的反應速率。水蒸氣分解反應的速率比還原速率快些，但它們是同一數(shù)量級的。在一般煤氣化爐內水蒸氣分解反應是達不到平衡的。研究認為，對于活性高的原料，在1000~1100℃以上，水蒸氣分解反應進入擴散區(qū)。相對于一般煤氣化爐的還原層溫度，反應可能處于擴散區(qū)或過渡區(qū)。對于活性低的原料，在1100℃時，水蒸氣分解反應處于動力區(qū)。反應速率主要受溫度的影響，爐溫稍有下降，則煤氣質量和氣化強度將迅速降低。

3水蒸氣分解反應三主要氣化反應的速度控制區(qū)

高溫下碳與水蒸氣作用，發(fā)生如下反應：

燃燒活性對水蒸氣分解反應速率的影響順序與二氧化碳反應相同。對于活性高的原料，可在保證煤氣質量不變的情況下，提高蒸汽的入爐速度，從而使氣化強度增大，發(fā)生爐的生產能力提高，但是蒸汽流速不能太大，以免使蒸汽和燃料層的接觸時間過短，不利于反應的進行。對于無煙煤、天然焦等原料，因其反應活性低，在1100℃時，水蒸氣分解反應仍處于動力區(qū)。反應速率主要受溫度的影響，如果爐溫稍有下降，則煤氣質量和氣化強度將迅速降低。3水蒸氣分解反應三主要氣化反應的速度控制區(qū)

高溫下碳與水蒸氣作用，生成的CO再與水蒸氣作用，發(fā)生如下反應：

該反應實際上是在碳粒表面上進行的非均相反應，極少在氣相中進行。該反應在400℃以上即可發(fā)生，在900℃時與水蒸氣分解反應的速率相當，高于1480℃時，其速度很快。

在一般煤氣爐內，可認為水煤氣反應能達到熱力學平衡。但實際達到平衡的程度與溫度、蒸汽分解率以及料層深度有一定的關系，還與燃料的反應性、灰分的催化劑活性等有關。在低的水蒸氣分解率下，該反應可以接近平衡。在水蒸氣分解率足夠高時，又有適量的存在，分壓乘積超過其平衡常數(shù)，反應將向逆向進行。4水煤氣反應三主要氣化反應的速度控制區(qū)

碳與氫作用，主要反應為：

甲烷的生成速率是很慢的。在1073K和10kPa壓力時，碳和氫的反應速率是還原反應的倍。在氫壓力為3000~20000kPa，溫度為750~1200K的條件下，200~400μm的碳粒完全反應大約要用0.5h。

當壓力增高時，反應物的物質的量濃度增大，反應速率提高。甲烷的生成速率還與燃料的反應活性有關，反應活性大的，甲烷生成速率高。此外，氣化過程中，燃料灰分中的某些組分，對甲烷的生成起了催化作用。

5甲烷生成反應三主要氣化反應的速度控制區(qū)

據(jù)研究，甲烷的生成反應