焦炉气催化部分氧化法，是将焦炉气中的烃类（甲烷、乙烷等）进行部分氧化和蒸汽转化反应，在转化炉中首先发生H₂、CH₄与O₂的部分氧化燃烧反应，然后气体进入催化剂层进行甲烷、乙烷等与蒸汽的转化反应。所以这个方法也称为自热转化法。生产原理可以简单解释为甲烷、蒸汽、氧混合物的复杂的相互作用：第一阶段为部分氧化反应，主要是氢气与氧接触发生燃烧氧化反应生成H₂O。该反应是剧烈的放热反应：
2H₂+O₂——2H₂O+191.7千卡/克分子（1）
第二阶段为水蒸汽和二氧化碳氧化性气体在催化剂的作用下，CH₄进行蒸汽转化反应，该反应是吸热反应：
CH₄+H₂O——CO+3H₂-49.3千卡/克分子（2）
CH₄+CO₂——2CO+2H₂-59.1千卡/克分子（3）
上述两阶段的反应可以合并成一个总反应式如下：
2CH₄+CO₂+O₂——3CO+3H₂+H₂O（4）
由于第二个阶段反应是吸热反应，当转化温度越高时，甲烷转化反应就越完全，反应后气体中的残余甲烷就越低。
甲烷部分氧化通常加入一定量的蒸汽，目的是避免焦炉气在受热后发生析炭的反应，使甲烷进行蒸汽转化反应，在转化反应的同时也起到抑制炭黑的生成。