合成气是氢气和一氧化碳的混合气,是一种非常重要的化工原料,可以用来合成许多对环境友好的燃料以及化工产品。近年来利用甲烷和二氧化碳重整制合成气成为了一个研究热点。该反应是一个强吸热反应,常规条件下需在催化剂及高温下进行。但催化剂容易积碳失活,因此越来越多的人开始研究利用热等离子体技术来进行重整。由于热等离子体高焓、高温、活性粒子含量大等特点,能极大的提高反应速率,其重整的选择性和转化率更高,同时可以避免催化剂积碳的难题；且旋转弧等离子体炬能生成比较均匀的大面积等离子体流,温度场分布更加均匀,更有利于物料与电弧充分接触,使得物料的受热更加均匀。本文首先研究了二氧化碳的伏安特性及C-H-O体系的热力学平衡,在这两者的基础上考察了热等离子体重整二氧化碳、甲烷反应的影响因素,为沼气制合成气进一步的生产应用提供必要的基础数据。测定了二氧化碳等离子体的伏安特性并对其影响因素进行了探讨,并通过相似理论方程对实验数据进行了拟合。通过实验发现弧电流与弧电压呈典型的负相关特性,流量、磁感应强度及阳极内径则对电压有正特性影响。选择了适合旋转弧等离子体炬的无因次数πU,πh,πλ,π,Re,并对测得的伏安特性数据进行了拟合,相似理论方程为拟合结果显示线性相关系数为0.99969,UARE=1.38%；同时采用经验方程对伏安特性数据进行了拟合,结果如下所示：线性相关系数为0.99958,UARE＝1.66%。拟合的效果都非常好,两者都能够为旋转弧等离子体炬的放大设计提供必要的指导作用。利用Gibbs自由能最小法计算对沼气重整反应体系进行了热力学平衡分析,分别采用不含固态碳的单相体系以及含固态碳的多相体系进行了计算。设定CO2/CH4摩尔比分别为3/7、4/6、5/5、6/4、7/3,压力为0.1MPa,温度范围为298K-5000K,对其中主要产物的分布及其变化规律进行了描述。结果表明,单相和多相体系反应产物中氢气和一氧化碳的变化规律差异不大,CO2/CH4摩尔比对反应产物的组成影响较大。热力学的计算结果为后续重整反应工艺的优化提供了指导。考察了原料二氧化碳/甲烷配比、总进气量及功率、磁感应强度对重整沼气制合成气反应的影响。在原料二氧化碳/甲烷的比例约为7/3、6/4、5/5、4/6、3/7的条件下,随着该比例的减小,氢气收率增大,一氧化碳收率减小,能量转化效率增大。固定原料比1：1,考察了Φ(流量/功率)对重整反应的影响,发现随着Φ的增大,产物氢气和一氧化碳的收率下降；能量转化效率升高。因此最佳中的选择需要综合考虑这两方面对合成气生产成本的影响。在原料比1：1的条件下考察了磁感应强度对重整反应的影响,发现随着磁感应强度的增大,产物收率增大,能量转化效率增大。通过比较发现本文结果较好,能量转化效率为0.687,产物氢气和一氧化碳的收率分别为91.31%、74.06%,比其他形式的等离子体重整结果均高,且处理量大,更适宜工业化放大生产。