经济高速发展与环保政策的双重作用导致我国对天然气这一优质能源的需求量持续增长,而我国属于“贫气、富煤”的资源分布,将煤炭转化为天然气不但能缓解国内天然气需求量,也利于优化现有能源结构。煤制合成天然气(简称煤制气)技术使煤炭通过煤气化反应得到合成气,再将合成气经甲烷化反应生产合成天然气,对实现上述的构想具有重要意义。甲烷化是煤制气的核心单元,其技术难点在于耐高温催化剂的研究开发、与催化剂相适应的反应器及相关流程设计。某公司基于其煤制气项目与本课题组合作,开展甲烷化关键技术的相关研究,本文在课题组已研制出的AM-830催化剂的基础上,为其设计合适的甲烷化工艺流程。经调研从现有技术中设计了三个代表性的绝热固定床工艺方案,即基于Davy工艺流程的方案一、基于Tops(?)e工艺一反循环流程的方案二与基于Tops(?)e工艺二反循环流程的方案三。针对AM-830催化剂设计的三种工艺方案,首先建立甲烷化流程的数学模型,包括反应器模型、流程中流股混合模型与压缩机模型和物性参数的计算,并使用模型验证了实际工厂甲烷化装置的生产数据。然后利用MATLAB软件平台对三个方案的工艺流程进行模拟,其中每个方案均考虑两种不同进料条件。在模拟的基础上对工艺流程的压缩功耗进行优化,以主反出口温度为约束条件,在保证主反温控的条件下寻求工艺流程的最优分流比使循环比处于最低值,从而使各方案在其最优的节能性能下进行计算,考察主反出口温度处于610℃、620℃...700℃共10个温度点时工艺的压缩功耗、催化剂费用、甲烷收益与蒸气收益(发电)。模拟计算结果表明:(1)合理地控制分流比与循环比,能有效实现主反出口温度的控制并降低压缩功耗;(2)主反温度适当提高、合适的进料条件对甲烷化工艺的收益有利;(3)方案一以其先分流,一反分流进料与二反产品气循环混合的循环、分流方式极大地减小了压缩功费用,从压缩功耗方面来评价方案一的设计最佳,但从整体收益方面分析,方案三最合适;(4)循环比对压缩功耗与蒸气收益的影响是对立的;(5)在各方案的压缩功耗与蒸气收益中,压缩功消耗的费用远不及蒸气发电产生的效益,在模拟甲烷化工艺时需注意对蒸气收益的优化。