C*+CO2(g)→2CO（g）―Q 

　　

 一般认为该反应的机理是： 

　　

 （1）CO2 与固体表面的活化区发生反应生成了 CO 分子和吸附的 O 原子: 

　　

 CO2+()

�CO+(O) 

　　

 （2）表面周围的 O 原子与另外的碳原子发生反应，接着生成的 CO 被解吸附而留出

真空的活化位置

 

　　

 (O)+C*→CO+() 

　　

 通常，在低温条件以及高 CO2 浓度条件下，反应级数是零；低温低 CO2 浓度条件下，

或者高温高

CO2 浓度条件下，将接近于一级反应。 

　　

 对于通常的高温下，可能是气孔扩散与化学反应的联合作用控制着总体反应速率。 

　　

 该反应为强吸热反应，当温度上升时，平衡常数急剧增加，显然温度愈高，愈有利于

这个反应进行。

 

　　

 1000

℃以上明显发生正反应，若温度在 600~900℃范围内，将进行逆反应。研究认为

2000

℃以下 CO2 还原反应处于动力区。因此，在一般气化炉操作条件下，CO2 还原反应进

行的很慢，不可能达到平衡。

CO2 还原反应的速率主要与操作温度和原料的活性有关，即

提高操作温度和选用高活性煤利于

CO2 的转化。 

　　

 因为反应为体积增大的反应，所以随着压力的提高，平衡组成中的 CO 含量将会降低，

但如以空气作气化剂，由于空气中大量氮气的稀释作用，

CO 和 CO2 的分压之和要减小，

这种情况利于

CO2 的还原，平衡将向正方向移动。 

　　

 3、碳与水蒸汽的反应 

　　

 C*+H2O=CO+H2―Q 

　　

 但在过量水蒸汽的参与下，又发生如下反应 

　　

 CO+H2O=CO2+H2+Q 

　　

 总的方程式为 

　　

 C+2H2O=CO2+2H2―Q 

　　

 在相对反应速率和反应机理上都表明，它和碳与 CO2 的反应是类似的。研究发现，H2

在反应中是一种

“抑制剂”，而 CO 的出现却并未出现反应速率降低的现象。实际上还发现了

H2 可以增加某些炭的气化速率，而对另外的某些炭将降低它们的气化速率。这可能是 H2 对
碳与水蒸汽反应中的炭的某些杂质起催化活化作用。因此，

H2 对反应的影响随着温度的增

加将显著减弱。大多数情况下，反应是一级反应。

 

　　

 两反应平衡常数随温度变化趋势不同，在高温时一水反应的平衡常数增加快的多，而

在低温（＜

700

℃）时双水反应所占比重增加，所以提高温度可以相对的提高 CO 和 H2 的

含量，而降低

CO2 和水蒸汽的含量。 

　　

 当反应温度升高时，正向反应进行的比较完全。1000

℃以上则可视为不可逆反应。生成

CO 的反应速率明显大于生成 CO2 的反应速率，水蒸汽分解反应比 CO2 还原反应速率快些，
但它们是同一数量级的。在一般煤气化炉内水蒸汽的分解反应是达不到平衡的。

 

　　

 研究认为，对于高活性的煤，在 1000~1100

℃以上，水蒸汽分解反应进入扩散区。相

应于一般煤气化炉的还原层温度，反应可能处于扩散区或过渡区。对于活性低的煤，在
1100

℃时，水蒸汽分解反应仍处于动力区。反应速率主要受温度影响，炉温稍有下降，则

煤气质量和气化强度将迅速降低。

 

　　

 变换反应实际是在炭粒表面进行的均相反应，极少在气相中进行。该反应在 400

℃以

上即可发生，在

900

℃时与水蒸汽分解反应的速率相当，高于 1480℃时，其速率很快。 

　　

 在一般煤气化炉内，可认为该反应能达到热力学平衡。但是实际达到平衡的程度与温

度、蒸汽分解率以及料层深度有一定的关系，还与燃料的反应性、灰分的催化活性等有关。在