合成气作为一种重要的化学反应中间原料气备受关注。以合成气为原料制备的下游产品众多,且经济效益好。因此,探索新型合成气制备方法对合成气的制备有着深远的意义。煤催化气化技术是一项具有前景的新型气化技术,其催化剂可作为气化反应的热载体及载氧体。目前,以煤为主的固体燃料催化气化制备合成气的技术尚处于探索研究阶段,反应器的设计与运行、催化剂的性能、反应器内气固流动特征等方面均有待进一步探究。本文采用实验和数值模拟相结合的方法,对煤催化气化技术进行研究。本文以Fe2O3作为催化剂,以水蒸气作为气化剂,采用流化床反应器对宁东煤的催化气化过程进行小试研究。主要针对氧碳比、水蒸气量、气化温度等操作条件对气化性能的影响进行实验研究。结果表明:当温度为900℃、O/C摩尔比为0.5:1、水蒸气流量为1.8ml/min时,出口合成气含量达到最大值71%,碳转化率为84%;当水蒸气流量为2.2ml/min时,气化效率达到最大值62%。在实验室流化床反应器煤催化气化小试研究的基础上,对该煤催化气化过程进行了数值模拟。按照小试研究的反应器建立了数值化模型,并且建立了化学反应模型:煤炭脱挥发分采用两步竞争反应;煤焦炭气化反应采用有限速率模型;水气转化反应和甲烷化反应采用有限速率/涡耗散模型;Fe2O3催化剂的还原反应采用球缩核(SCM)模型。结果表明:在O/C摩尔比为0.5:1、水蒸气流量为2.2ml/min、气化温度为900℃时,出口合成气含量达到最大值70%,与实验结果对比分析,其误差范围在2%以内。由实验结果与模拟值对比可知:模拟所构建的气固流动与化学反应模型能比较准确的预测流化床燃料反应器中煤催化气化的特性,对实验的研究进行了有效的补充和拓展,为反应器的放大设计和运行参数的优化可以提供有力的技术支持和指导。