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随着世界能源结构的调整，天然气(90％以上是甲烷)资源越来越受到人们的关注，天然气的开发利用具有广阔的前景，由天然气(甲烷)经合成气再制成各种燃料和化工产品是最有效的利用途径。甲烷制合成气的三条途径(水蒸汽重整、二氧化碳重整和部分氧化)中，部分氧化是一可逆放热反应，现有的催化剂技术还不能满足工业应用的需要。流向变换是一种强制不稳操作，其反应器集蓄热、放热于一体，可大大提高热利用率，对于可逆化学反应，可以降低化学平衡限制，达到很高的转化率。本论文研究重点就是综合考虑流向变换技术蓄热的优势与甲烷部分氧化反应放热的特点，绕过催化剂难题，研究非催化流向变换甲烷部分氧化反应制合成气。
本论文首先进行了反应器的设计，反应器采用“山”字结构，两边为蓄热段，底部为反应段，中部为燃烧室。设计温度1773K，压力04MPa，反应段长1500mm，蓄热段长1800mm，燃烧室长550mm，内径均为120mm。
考察了从反应器中心喷嘴进气的情况下，氧气和甲烷的配比、反应温度及压力对甲烷部分氧化的影响。结果表明随着温度的升高、压力的增加，甲烷的转化率增大；不同压力及进气配比下，随温度的升高，产物中的H2/CO先升高再降低，存在最大值，数值范围在12-18之间；不同进气配比情况下，随着温度的升高，一氧化碳和氢气的选择性随着温度的升高都是一个向上凸起的曲线，即都存在一个最大极值点，低压对CO、H2选择性有利，最大极值可分别达到77％和73％；产物中有效合成气的含量随着温度的升高而升高，增加压力不利于有效合成气含量及收率的提高，进气中甲烷量的增多有利于合成气含量的提高，本实验范围内合成气的最大含量可达84％。通过正交实验分析，得出温度1573K，压力为常压，进气氧气和甲烷的摩尔比为0.67时有效合成气在产物中的含量最高。
考察了从蓄热段进气的情况下，系统压力为常压，进气配比对甲烷部分氧化的影响，并在考察配比的同时，加入了二氧化碳。进气配比对甲烷部分氧化的影响为：随着进入系统的甲烷量的增多，甲烷的转化率下降，一氧化碳、氢气的选择性升高，二氧化碳的选择性降低，产物中合成气含量增多，合成气收率增大，产物中的H2/CO增加；氢气选择性最大为35％，一氧化碳选择性最大为50％，产物中有效合成气含量最大为70％。加入二氧化碳时，甲烷的转化率提高，一氧化碳、氢气选择性降低，在本实验的研究范围内，产物中有效合成气的含量和收率基本保持不变，产物中的H2/CO下降。
考察了从蓄热段进气的情况下，系统压力为常压，流向变换对甲烷部分氧化的影响，甲烷转化率，氢气选择性、一氧化碳选择性、二氧化碳选择性，合成气含量等参数均随着流向变换有规律的变化；氢气选择性最大为57％，一氧化碳选择性最大约68％，产物中合成气的含量提高，最大为80％，产物中的Ⅱ2/CO最大为1.70。
从热力学角度和反应结果分析，认为本论文流向变换甲烷部分氧化制合成气能较好的利用反应热，反应器集蓄热和放热为一体，具有较高的热利用效率。