Основное стехиометрическое уравнение превращения оксида углерода в метан такое:
Рис. 96. Влияние содержания диоксида углерода и соотношения Н2: СО в исходном газе на равновесный состав газа метанирования при 450 °С и ≈ 2 МПа.
Рис. 97. Влияние температуры и давления на равновесный состав газа метанирования.
Параллельно с метанированием протекает образование диоксида углерода — за счет взаимодействия образующейся воды с оксидом углерода:
Если даже исходный оксид углерода полностью израсходован на реакции (1) и (2), все равно в системе есть СО за счет реакции, обратной (2). При суммировании уравнений (1) и (2) получают стехиометрическое уравнение метанирования диоксида углерода:
Равновесие реакций (1) и (3), протекающих с уменьшением объема, при повышении давления сдвигается в сторону образования метана, однако с ростом температуры экзотермические реакции (1), (2) и (3) подавляются. В соответствии с законом действия масс, соотношение СО : Н2 и содержание воды и диоксида углерода в исходном газе влияют на равновесное превращение в метан. Примеры влияния состава исходного газа и изменения условий процесса на равновесный состав газов графически показаны на рис. 96 и 97 [11].
Нежелательное образование углерода протекает по реакции Будуара:
Образующийся углерод отлагается в тонкодисперсном состоянии на катализаторе, откуда его можно удалить гидрогазификацией:
При относительно низких температурах метанировании равновесие реакции (5) устанавливается медленно, поэтому следует, насколько это возможно, подавлять выделение углерода, чтобы предотвратить блокирование катализатора.