基于已有的负载型单Pd组分贵金属催化剂制备工艺,以SEM、TPR、XPS等表征手段和性能评价相结合的方式,较为系统的考察了第二活性组分Co、助剂La2O3的加入对催化剂催化燃烧脱除挥发性有机物性能的改进,确定了Pd-Co双组分整体式催化剂的制备工艺,研究表明0.1%Pd-4.0%Co/1%La2O3/γ-Al2O3/COR整体式催化剂对模拟工业有机废气具有较好的处理效果,转化率均可达到95%以上。并以甲苯为例,系统的考察了有机物浓度、操作空速等操作条件对催化剂脱除低浓度有机废气催化燃烧过程的影响。将所制备的0.1%Pd-4.0%Co/1%La2O3/γ-Al2O3/COR整体式催化剂应用于流向变换反应器,进行低浓度甲烷流向变换催化燃烧反应,对低浓度甲烷进行低品位能源制热的可行性分析,结果表明,低浓度甲烷催化燃烧体系制热效果显著,在维持自热反应的基础上,可以移出部分热量加以利用,具有较好的应用前景。流向变换催化燃烧反应器具有很高的集成度和热回收效率,并且具有比定态操作更大的操作弹性。根据以上理论研究和技术准备,本文针对煤矿煤层气处理需求开展了流向变换反应器对流量为1000m3·h-1的低浓度甲烷催化燃烧制热的中间试验方案设计。建立了中试装置的工艺流程并确定了工艺条件,对主要工艺设备进行了设计与选型,同时采用过程计测技术对反应过程进行控制,提出了一套完整的中试方案。