甲烷化流化床技术为煤制天然气提供了一种新的工艺途径,但由于甲烷化反应的强放热性以及流化床反应器中气固两相流动的复杂性,导致甲烷化流化床反应器的设计与放大存在诸多问题。借助数值模拟技术有助于分析反应器内部的流化特性、总结各组分的分布及变化规律,对流化床反应器的设计、放大及工业化应用具有重要意义。为此本文进行了以下研究:首先根据实验室规模甲烷化流化床工艺和床层流化特性,建立该流化床的几何模型和CFD模型,通过对比采用不同的曳力模型模拟所得的床层压降数据与实验数据,确定选用修正的Syamlal-O’Brien方程作为气固相耦合曳力模型。然后利用Fluent二次开发功能,通过UDF建立烧结板模型并对反应动力学模型进行合理改进,完善了烧结板布风的甲烷化流化床反应器的整体模型。进而在上述模型的基础上对烧结板布风的甲烷化流化床反应器进行冷态模拟和反应过程模拟,考察了烧结板对反应过程的影响。通过对比实验数据与模拟所得床层温度、CO转化率、CH4选择性可得,烧结板模型地引入增强了反应器入口边界描述的精确性,使得计算结果更加接近实验值。进一步分析并总结进口表观气速不同及催化剂存量不同时,反应器内两相流动和反应过程的变化规律。结果表明:进口表观气速增加将导致床层流化效果变差、床层温度升高、CO转化率和CH4选择性降低;催化剂存量增大时,颗粒相浓度基本不变,由于气固总传热量增加导致床层温度降低,从而引起CO转化率和CH4选择性升高。最后探讨流化床内径与烧结板开孔率对床层两相分布和颗粒相湍动能力的影响。结果表明:催化剂粒径较大(颗粒粒径在0.172mm以上,包括0.172mm)时,内径为405mm的流化床反应器内具有均匀的两相分布;催化剂粒径较小时,流化床内径的变化对其内部两相分布影响不大;烧结板开孔率为7%时,实验室规模的流化床(床内径67.5mm)及0.172mm粒径的催化剂颗粒下,固相具有相对均匀的速度分布。