中国的能源结构以及日益严峻的天然气供给需求决定了煤制合成天然气的必要性。合成气完全甲烷化是煤制天然气的关键技术之一。本文主要研究流化床反应器内的完全甲烷化过程。本文以在流化床中有广泛应用的球形γ-Al₂O₃为载体，制备了适用于流化床工艺的镍基单金属催化剂和镍铁双金属催化剂，并考察这两种催化剂在固定床微型反应装置和内径50mm的流化床反应器内的催化行为。采用氢气稳态示踪技术，研究流化床内的气体混合行为，通过添加内构件尝试改善流化床内的气体返混。主要结论如下：（1）考察了活性组分含量对催化性能的影响。单金属催化剂最佳的镍负载量为15wt%，适宜的甲烷化温度是300℃～450℃，CO转化率接近99%、CH₄选择性为97%；对于固定镍负载量为15wt%的镍铁双金属催化剂，铁含量对催化剂活性的影响与温度有关；当反应温度低于350℃或反应压力高于20atm时，镍铁双金属催化剂具有较高的甲烷选择性，优于镍基单金属催化剂。（2）增大反应压力对提高催化性能作用明显。相同温度压力条件下，15%Ni/γ-Al₂O₃在固定床中的CH₄选择性比其在流化床中的结果高10%。（3）流化床内流化状态为鼓泡流态化，反应效果与催化剂使用量、颗粒大小、气速有关。（4）当气速高于0.10m/s时，流化床内存在较为严重的气体返混。（5）针对抑制流化床内气体返混的的要求，设计了2种多层多孔板内构件，初步的实验结果表明，多层多孔板内构件对抑制气体返混行为的规律性不太明确，所得实验结果对多层多孔板内构件的优化提供了基础。