煤制天然气技术，有利于缓解天然气供需矛盾，同时保障我国能源安全。催化气化是在碱金属催化剂作用下，将吸热的水蒸气气化反应和放热的甲烷化反应耦合在一个反应器，得到富含甲烷的高热值煤气。本论文以煤催化气化过程开发为主要目的，在加压固定床上建立了煤焦催化气化本征动力学，随后进一步在加压流化床内进行了验证。结合文献中关于加压流体力学的规律，建立了加压射流流化床煤催化气化的数学模型，并与0.5t/d的PDU的实验结果进行对比验证，分析了模型参数对气化炉行为的影响，并对5 t/d PDU高甲烷含量操作条件进行了预测，随后探索了加压射流流化床放大规律。经过以上几方面的实验和理论分析研究，主要得到以下结果：　　1.在水蒸气气化反应过程中，催化剂负载量存在最佳值。当水蒸气分压超过1.75 MPa对反应速率影响微弱。一氧化碳对煤焦水蒸气气化反应抑制作用强于氢气。基于随机孔模型的L-H模型可以很好描述煤焦的催化水蒸气气化动力学。而幂指方程可以很好的描述一氧化碳的甲烷化反应过程。流化床的本征动力学与固定床相差不大。　　2.建立了一维稳态多区加压射流流化床煤催化气化的数学模型，考虑了加压下流体力学性质（最小流化速度、射流高度和直径、气泡直径和速度以及床层膨胀比），质量和热量传递，以及催化反应动力学（煤焦燃烧、水蒸气气化、变换和甲烷化），并与0.5t/d PDU实验结果进行了验证。计算的床温和气体组成与实验值有较好的一致性。当氧气燃尽时，预测射流内颗粒温度快速增加到最大值，之后快速下降并趋于平缓。分布板区的气体组成增加缓慢。随着合成气从分布板引入，其迅速出现在射流，但是甲烷含量低。在2.5 MPa下，预测的最大气泡直径为反应器直径一半，床层操作在鼓泡区。　　3.通过模型分析燃烧产物分布系数β和水蒸气气化产物分布系数α对气化炉行为的影响。流体力学参数几乎不随β和α变化。当β由1减小到0，颗粒最高温度高于床温55 K到170 K。而α在1到1.9变化时，对颗粒和气体温度几乎没有影响。β和α对甲烷影响微弱。　　4.通过建立的模型对5 t/d气化炉高甲烷含量操作条件的预测，并分析催化剂负载量、蒸气煤比和氧煤比对床内流体力学、颗粒和气体温度、气体组成、碳转化率和甲烷收率的影响。蒸气煤比对于流体力学影响很大。甲烷含量在蒸气煤比为0.5是达到最大值。催化气化合适的操作条件是催化剂负载量10％，蒸气煤比为1和氧煤比为0.3。对于甲烷产量来说，气化方案O2/H2O/合成气＞O2/H2O/N2＞O2/H2O/CO2。加压射流流化床的放大准数为:ρg/ρs，u02/gdor，u0/umf,Dt/dor。