甲烷催化部分氧化制合成气工艺是极有应用前景的天然气制合成气工艺，得到了国内外广泛的关注。固定床两段法天然气催化部分氧化制合成气工艺采用一个热量耦合型反应器，可在自热条件下进行，大大降低能耗。但是，此工艺也存在着积炭及反应器局部过热的问题。反应器内原料混合不均匀是上述问题的重要原因，在氧气浓度过高的区域易使甲烷过度氧化，产生局部过热；而在甲烷局部浓度过高的区域增加了甲烷裂解积炭的几率。为此，本论文采用了双流道喷嘴，将甲烷和氧气分别经喷嘴喷入反应器，达到快速均匀混合原料的目的。 本论文是在前人研究天然气制合成气的基础上进行的。首先，选择了适合本工艺的喷嘴。同时，对反应体系进行了热力学理论计算，研究反应的可行性及产品在化学平衡时的收率。然后，通过计算流体力学(CFD)的数值模拟，分析了反应器燃烧区内的浓度、温度、流速分布等基本特征。数值模拟结果表明：应用喷嘴后，反应器内原料混合均匀，混合程度得到了明显提高；反应器内温度梯度降低，也明显降低了反应热点；且反应器燃烧区内反应产物分布均匀，利于下一步重整反应的发生。最后，通过冷模及热模实验，验证了喷嘴的混合效果，获得了理想的反应器温度分布和接近热力学平衡的合成气产品，积炭问题也得到了明显改善。实验结果与数值模拟结果基本吻合，说明了数值模拟的准确性。