CN104428401B - 具有双重淬火的两阶段气化 - Google Patents

Abstract

改进的两阶段气流床气化系统和方法，减少了设计的成本和复杂性并增加了可靠性，同时通过对所产生的合成气实施第一化学淬火随后实施第二水淬火保持效率。淬火后的合成气保持在该合成气的至少一种可冷凝组分的冷凝温度之上，允许通过干燥颗粒过滤来去除残余颗粒。

Description

具有双重淬火的两阶段气化

技术领域

本发明涉及一种将含碳原料转化成所希望的诸如合成气的气体产物的气化系统和方法。更具体地，本公开内容涉及一种改进的系统和方法，其降低设计的成本和复杂性并增加了可靠性，同时保持两段式气流床气化系统的效率。这通过对原合成气实施化学淬火然后二次淬火而实现。

背景技术

本发明涉及一种通常用于将诸如含碳物质的固态原料转化成所希望的诸如合成气的气体产物的气化系统和方法。气化方法广泛用于将诸如煤、石油焦炭和石油渣油的固态或液态原料转化成合成气。合成煤气(或合成气)主要包括氢气和一氧化碳，并用于发电以及用于生产包括甲醇、氨、合成天然气和合成运输燃料的化学品的原料。

现有用于气化含碳物质的三种基本类型的方法包括：(1)固定床气化；(2)流化床气化和(3)悬浮/夹带气化。目前使用中的大多数先进的气化方法利用悬浮或夹带气化。本发明涉及用于对含碳物质进行气化的夹带气化系统和方法。

悬浮/夹带气化可进一步被限定成具有一个或者两个阶段用于原料进入。所有的气化反应器设计包括第一反应器阶段，含碳原料和氧化剂在该阶段被供给并部分地燃烧，以便形成包括合成气和熔渣的产物。产生的原合成气通常仅包含残留水平的挥发性焦油。存在于这些单个阶段气化方法中的原合成气常常处于超过2500°F的温度，并且要求在进一步清洁或使用之前去除气体中的大量热函。这典型地通过处于高温热回收单元(HTHRU)中的换热器通过利用冷却合成气进行淬火或者通过直接水淬火而实现。

在某些两阶段气化方法中，作为替代，使用化学淬火从原合成气中去回收热量，同时增大合成气的热值。该化学淬火包括第二气化阶段，其中第二部分的含碳原料在低氧环境中与在第一阶段中形成的原合成气混合物进行反应。第一阶段中生成的热促使第二阶段中的吸热化学反应，以便从该第二部分的原料中生成另外的合成气。将第二部分的原料作为浆料和水供给到反应器还有助于增大产物合成气的热值，同时用于进一步降低原合成气的温度，由此降低稍后在高温热回收单元(HTHRU)中必须回收的热的量。这种两阶段气化方法的缺点在于与一阶段方法相比它们常常在原合成气中造成更高水平的挥发性焦油。必须去除这些焦油以便防止对环境的有害排放，以及污损下游的合成气处理设备(包括HTHRU)。已用于消除这些焦油的一个解决方案是首先将原合成气引导通过一容留容器，该容留容器对于焦油而言允许足够高温的容留时间，以便热“裂解”成更小的烃裂化合物。

如上所述，为了增大总的气化方法效率，在单阶段和两阶段气化方法中产生的原合成气中的热函常常利用一个或多个HTHRU进行回收。然而，这些单元建造和安装起来昂贵，并且需要定期维修以便处理污垢。为了降低成本，作为允许消除HTHRU的一种方法，一些单阶段气化系统的制造商已可替代地对他们单阶段反应器中产生的原合成气进行完全的水淬火。然而，由于去除在对第二阶段中添加的浆状原料进行热解期间形成的残余焦油的需要，实施立即水淬火在两阶段气化系统中被排除在外。热裂解这些焦油需要大约1500°F以上的温度。另外，对原合成气进行充分的水淬火形成污染的“黑水”，其需要昂贵的清洁工艺以防止污染环境，并常常需要在进一步清洁以及将合成气进行水气转变以增大氢含量之前对淬火后的合成气进行再加热。

需要对两阶段气化系统和方法进行改进，其能够同时：(1)降低建造和安装这些系统所需要的成本，同时维持效率，由此降低操作开支；(2)在生产的合成气中维持近零水平的焦油；(3)使合成气变潮湿，为水气转变做准备，而不利用过程蒸汽、昂贵的锅炉给水或者完全的浸没淬火；以及(4)增加总体系统可靠性，由此降低停工期。

发明内容

在此公开的方法和系统提供一种对通过颗粒含碳材料的气化产生的热合成气的独特的两步淬火。第一淬火主要为化学淬火，其中在第一反应区中产生的热用于经由第二反应区中的主要吸热液化作用和热解反应使另外部分的含碳原料气化。第二淬火在残余焦油(在第一淬火期间产生)已热裂解(或降解)之后执行，由此防止这些焦油污染下游的处理设施或形成有毒排放物。

在第二淬火之后，通过使合成气传送通过处于足以防止存在于冷却合成气中的至少一种组分冷凝的温度下的颗粒过滤设备，从冷却的湿润合成气中去除残余固体、细粒和颗粒，由此防止至少一个组分沉积到颗粒过滤设备的表面上。至少一种组分例如可以为水、残余挥发性焦油或一种或多种灰成分。

某些实施例包括两阶段非催化气化方法，包括：(a)提供包括反应器上区段和反应器下区段的两阶段气化反应器；(b)将颗粒含碳原料引入到反应器下区段中，并利用包括氧供应的气流使其部分燃烧，由此产生热并形成包括合成气和熔渣的第一产物流，氧供应选自包括含氧气体、蒸汽及其混合物的组；(c)使步骤(b)中的合成气进入反应器上区段，并使其与一流体接触，由此形成包括合成气和包含灰和炭的固体的第二产物流，所述流体包括液态载体中的颗粒含碳原料的浆料；(d)使第二产物流进入到维持在高于大约1500°F的温度的反应器，其中合成气在反应器中停留一段时间，该时间足以对存在于合成气中的挥发性焦油进行热降解，由此产生包括近零焦油合成气的产品；(e)引入水流并使其与近零焦油合成气接触，由此产生蒸汽和冷却的湿润合成气，其中冷却的湿润合成气的温度保持为高于蒸汽的冷凝点，但小于大约1200°F；(f)通过将冷却的合成气引导通过颗粒过滤设备，从冷却的合成气中去除残余固体、细粒和颗粒，由此产生低颗粒合成气。

可选地，本发明的方法可另外地包括：使低颗粒合成气行进到反应器中，并使存在于在步骤(e)中产生的合成气中的至少一部分一氧化碳和蒸汽在存在催化剂的情况下反应，由此产生二氧化碳和氢气，由此产生转化的合成气。

某些实施例包括一种用于颗粒含碳原料的两阶段气化的系统，该系统包括：(a)气化反应器，包括适于在高于大约100psig的压力和高于大约2000°F的温度下操作的反应器上区段和反应器下区段，其中反应器下区段适于引入颗粒含碳原料和包含氧的气体或蒸汽，并适于在其中部分燃烧以形成混合产物，其中气化反应器适于将混合产物从反应器下区段传送至反应器上区段，其中所述反应器上区段适于引入液态载体中的另外的颗粒含碳原料并与混合产物组合，以便通过吸热产生包括合成气、炭、灰和挥发性焦油的产物流；(b)位于气化反应器下游的容留容器，该容留容器适于接收产物流并在高于大约100psig的压力和高于大约1500°F的温度下操作，并适于对传送通过其中的产物流提供足够的停留时间，以允许存在于减少颗粒的合成气中的大多数挥发性焦油进行热降解；(c)管道，包括在容留容器紧接下游并连接到容留容器的至少一个进口，其中至少一个进口适于引入水流并使水流与传送通过其中的颗减少粒的合成气混合；(d)位于管道紧接下游并连接到管道的颗粒过滤设备，其中颗粒过滤设备适于从穿过其中的减少颗粒的合成气中去除残余固体、细粒和颗粒，由此产生没有颗粒的合成气。

可选地，某些实施例另外包括位于颗粒过滤设备下游并连接到颗粒过滤设备的水气转化反应器，其中转化反应器包括催化剂，并适于在大约400°F至900°F范围内的温度下操作，并适于使穿过该转化反应器中的没有颗粒的合成气中存在的一氧化碳和蒸汽反应，由此产生没有颗粒的转化后的合成气。

附图说明

可通过参照结合附图的以下描述获得对本发明及其优点更为全面的理解，附图中：

图1是传统的两阶段气化系统的流程图。

图2是本公开内容的一实施例的简化示意图。

本发明易进行各种修改和可替代形式，其特定实施例作为实例显示在附图中。附图可能未按照比例。应理解的是，附图及其附带的详细描述并非意在将本发明的范围限制于所公开内容的具体形式，而是相反，意在覆盖落入由所附权利要求书限定的本发明的精神和范围内的所有修改、等同物和可替代方案。

具体实施方式

在此提供的公开内容有关于两阶段非催化气化方法和系统，其中在第一阶段中部分消耗第一定量的含碳原料，以便形成混合产物(包括合成气)，该混合产物然后被传送到第二阶段以在低氧环境中与第二定量的原料进行接触。该第二阶段利用由第一阶段的燃烧所生成的一部分热，以便在第二阶段中生成另外的合成气，而且与一阶段气化方法相比在原合成气中还造成更高水平的挥发性焦油。

气化方法的细节在本领域是公知的，因而在此仅描述充分公开本发明所需要的细节。在，某些实施例中，本发明依赖于US4872886A、US7959829B2、US8088188B2和US8211191B2以及US专利申请US2010/0251614A1、US2010/0181537A1和US2010/0037518A1的公开内容，这些文献整体通过引用合并于此。

为了更好地区分本发明的公开内容，首先参考传统的两阶段气化反应器系统，其包括第一和第二反应区(图1中所示)。反应器下区段30限定第一反应区，而反应器上区段40限定第二反应区。反应器10的未燃烧的反应器上区段40直接附着到反应器10的燃烧的反应器下区段30的顶部，从而第一反应区的混合产物从反应器下区段30直接传送到反应器上区段40的第二反应区。

在该传统的气化反应器设计和方法中(图1)，离开气化反应器10的反应器上区段40的产物流120行进至容留容器90进行热降解/裂解未反应的挥发性焦油。一旦经由管道97离开容留容器90，合成气进入高温热回收单元(HTHRU)130进行进一步的冷却，同时生成高压饱和蒸汽。在HTHRU中，合成气被冷却至大约600-800°F的温度。锅炉的壳侧供应有高压锅炉给水160，饱和蒸汽通过一系列提升管145离开锅炉壳侧。一旦离开HTHRU，冷却后的合成气经过颗粒过滤设备175，以去除残余的炭和灰并产生没有颗粒的合成气200。

本公开内容的某些实施例还包括用于颗粒含碳原料的两阶段气化的系统。图2更详细地例示了一实施例。图示了通过两阶段气化方法产生原合成气的气化反应器系统。该反应器通常适于在高于大约100psig的压力和高于大约2000°F的温度下操作，尽管压力可高达1200psig以及操作温度高达3000°F。反应器下区段包括至少两个能够引入颗粒含碳原料和含氧气体或蒸汽的设备。这些设备例如可以为如对本领域技术人员所熟悉的分散设备。

类似于图1中图示的系统和方法，气化反应器适于将混合产物从下反应器区段30传送至上反应器区段40，并还适于经由一个或多个进口(80和/或80a)将颗粒含碳原料的第二供给引入到液态载体。这些进口可以为例如用在反应器下区段中的分散设备，或者是简单的供给管。第二供给与从第一反应区30中出现的混合产物接触并与其混合，以便产生包括合成气、炭、灰和挥发性焦油的第二产物流。反应器上区段另外包括出口和管道120，用于将第二产物流传送离开上反应器区段40并传送至容留容器90。

容留容器90适于接受来自反应器上区段40的产物流，并在超过大约1500°F的温度下提供足够的容留时间，用于存在于从容留容器90中穿过的原气流中的未反应的挥发性焦油的热降解/裂解。在某些实施例中，容留容器可由下述反应器替换：该反应器包括一个或多个能够促进破坏焦油的催化剂、一个或多个能够吸收残余焦油的吸附剂或者二者。离开容留容器90的合成气包括可忽略水平的焦油，因而在下文中称为“近零焦油合成气”。容留容器90被设计成承受类似于在气化反应器10中使用的那些操作压力的操作压力。

在图2所示的实施例中，管道97将近零焦油合成气直接从容留容器90的出口传送到颗粒过滤设备175。诸如水的淬火介质经由位于该连接管道97上的至少一个进口210被引入。该进口210可以是允许淬火介质进入到加压系统中的任一设计。在某些实施例中，进口210适于引入水流并将水流与通过管道97传送的减少颗粒的合成气混合。喷嘴和分散设备在市场上可获得，其能够执行这种功能并能够由本领域技术人员实施。

淬火介质在近零焦油合成气已离开容留容器90并经由管道97传送到颗粒过滤设备175之后接触近零焦油合成气。淬火介质与近零焦油合成气之间的直接接触通过使淬火介质闪光而蒸发来利用淬火介质的汽化潜热，由此产生冷却的湿润合成气，其具有在大约550°F至大约1200°F之间的温度。在某些实施例中，冷却的湿润合成气的温度在大约600°F至大约1100°F之间。在某些实施例中，冷却的湿润合成气的温度在大约450°F至大约1000°F之间。在某些实施例中，冷却的湿润合成气的温度在大约550°F至大约950°F之间。在某些实施例中，冷却的湿润合成气的温度在大约600°F至大约950°F之间。

进一步参见图2，两阶段气化系统内的气化方法在第一反应区(或反应器下区段30)内开始，当颗粒含碳原料60和/或60a与包括含氧气体100和/或蒸汽的气流混合时，发生快速的放热反应，其中颗粒固态含碳原料的第一部分被转化成第一混合产物，其包括蒸汽、氢、一氧化氮、二氧化碳、甲烷和诸如灰的夹带颗粒(见表1)。灰由含碳原料中的不可燃的矿物质内容物构成。反应器下区段30的温度被维持为高于灰的熔点，这允许灰熔融并成团，以便形成公知为熔渣的粘性液体。熔渣落到第一反应区的底部，流过出渣口20并进入到熔渣淬火室(未图示)，于是进行水淬火并经由出口被引导而用于熔渣处理和最后的清理115。

出现在反应器下区段30中的放热燃烧反应将温度升高至2000°F至3000°F之间。该热量向上运送至第二反应区40(或反应器上区段)，并提供热用于吸热液化作用和热解，或者可选地，用于对液态载体中经由进口80和/或80a引入到第二反应区40中的颗粒固态含碳原料的第二部分进行干燥。

第二反应区40中的物理条件受到控制，以确保含碳原料的快速加热。随着进入到反应器上区段40，含碳原料与在第一反应区出现的热的第一产物流接触(未图示)。原料随着液态载体蒸发而被干燥，一部分原料通过诸如碳蒸汽反应(C+H₂O→CO+H₂)的吸热反应而气化，以产生第二产物流，该产物流包括合成气和包括灰的固体和液化后的碳(炭)。在某些实施例中，第二产物流可另外包括干燥后未反应的原料。

进一步参见图2，经由管道120离开气化反应器10的反应器上区段40的第二产物流主要包括一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO₂)、氢(H₂)、水(H₂O)、甲烷(CH₄)、灰、炭和氮(N₂)。表1描述了由具有E-Gas^TM结构的传统的两阶段浆料供给的气化器(Lummus Technology Inc.所拥有)所产生的原合成气流的典型组成物。第二产物流典型地包括一个或多个不希望的组成物(即，污染物)，例如由第二阶段/第二反应区中出现的吸热反应所形成的挥发性焦油。

表1：

在此公开的方法和系统的优点在于，用作淬火介质的水流可以比锅炉给水具有较低的品质，这否则将会需要在HTHRU中产生高压蒸汽用于注入水气转换器中或者水气转换器紧接上游。高纯度的水必须供给到HTHRU，以防止污染热传递表面。消除对于HTHRU的需求通过减少所需要的高纯度的锅炉给水的量增大了方法和系统的总体效率，由此消除了或减少了其他方式所需的水处理设备的尺寸。

进一步参见图2，冷却的湿润合成气通过管道97被运送至颗粒过滤设备175，以从穿过其中的合成气中去除残余固体、细粒和颗粒，由此产生没有颗粒的合成气200。可通过任何传统过滤装置实现过滤，例如漩流式过滤器、袋式过滤器或烛形过滤器。这些设备的使用和结构是传统的，更详细的论述不在当前公开内容的范围内。

将冷却的湿润合成气传送通过颗粒过滤设备175在高于存在于冷却后的合成气中的一种或多种组分的冷凝温度的温度下执行，并防止该一种或多个组分的冷凝，这些组分选自包括水、灰成分和残余挥发性焦油的组。在此公开的系统和方法可选地可用于防止保持气相的灰成分在800°F以上的温度下冷凝。在略微更高的温度下(高于大约1000°F)，本发明的系统和方法可防止任何残余挥发性焦油的冷凝和这些焦油随着冷却的湿润合成气通过颗粒过滤设备的表面而过滤时后续沉积在颗粒过滤设备的表面上。

在某些实施例中，冷却的湿润合成气的温度大约800°F或更低，从而由钢合金构成的传统的过滤元件在颗粒过滤设备中可以使用。然而，在这些实施例中，冷却的湿润合成气的温度总是受到控制，从而保持在存在于合成气中的蒸汽的冷凝温度(或露点)之上，因为这将会使因干燥过滤而操作的任何颗粒过滤设备失效(blind)和/或对其进行腐蚀。在冷却的湿润合成气的温度保持在约800°F以上的某些可替代实施例中，颗粒过滤设备175可以包括由更耐热材料构成的过滤元件，耐热材料可以包括例如多孔陶瓷或对本领域技术人员而言公知的任意其他耐热材料。可选地，由颗粒过滤设备175捕获的任意残余固体、细粒和颗粒经由管道215返回到反应器下区段，以增大方法的总体效率。

离开颗粒过滤设备的没有颗粒的合成气200可选地可被传送至传统的氯洗涤器(未图示)，以便去除氯化物和其他杂质。在某些实施例中，没有颗粒的合成气200被传送到至少一个变换反应器(未图示)，该变换反应器有利于水气转化反应：CO+H₂O→CO₂+H₂，由此产生转化后的合成气。当水流用作经由至少一个进口200被引入的淬火介质时，原位产生蒸汽，这减少了必须由外部锅炉产生并引入到转化反应器中或者在其紧接上游以便于水气转化反应的高压蒸汽的量。

在包括水气转化的实施例中，每一个转化反应器包括催化剂，并被配置成在大约400°F至900°F范围内的温度下操作，以使存在于经过反应器的没有颗粒的合成气中的一氧化碳和蒸汽反应，从而产生具有增大水平的氢气和降低水平的一氧化碳的转化后的合成气。在某些实施例中，可使用多个转化反应器，其中一个保持在更高的温度。可使用许多传统的催化剂来促进这种水气转化反应，包括但不限于磁铁矿、骨架铜以及其他过渡金属和过渡金属氧化物。在某些实施例中，可使用耐硫的传统氢化处理催化剂，例如包括镍和钼(NiMo)以及钴和钼(CoMo)的那些催化剂。优选地，催化剂抵抗存在于没有颗粒的合成气中的硫污染物的钝化作用。这些催化剂为传统的，因而本领域技术人员能够以在此描述的方式实施这些催化剂。

最后得到的转化后的合成气然后能够以各种方式进行使用，例如作为用于整体煤气化联合循环(IGCC)发电厂一部分的燃气涡轮机的燃料，或者作为用于化学制造工艺或合成天然气(SNG)生产工艺的原料。这些工艺是传统的，因而不在本公开内容的范围内。某些实施例可以另外地包括从转化后的合成气中回收二氧化碳，其中用于回收的装置位于转化反应器下游。

对于具有碳捕获的SNG应用和IGCC应用而言，经由至少一个进口210进入的淬火介质原位形成蒸汽，由此显著减少在进行水气转化反应之前影响没有颗粒的合成气而必须添加的蒸汽的量。对于某些包括IGCC应用而没有碳捕获的实施例而言，没有颗粒的合成气可以进行水洗涤用于去除氯化物，进一步冷却，去湿并去硫。在这些实施例中，用于对原合成气进行淬火的方法用水通常会在低温热回水单元(LTHRU)中浓缩成酸性水。然后需要具有锅炉供给质量的水，以便在去硫的合成气用作燃气涡轮机的燃料之前对其进行再加湿。

给出本发明的某些实施例的下述实例。每个实例为了解释本发明而提供成本发明许多实施例中的一个实施例。这些实例意欲例示本发明的特定实施例，以便教导本领域技术人员如何获得并使用本发明，因而下述实例不应理解成以任何方式限制或限定本发明的范围。

实例1

执行详细的计算机建模以评估实施本发明的系统和方法对总体操作效率和成本的影响。测试案例为具有每天6733短吨容量石油焦作为原料的两阶段气化器(如在此描述的那样)。建模结果表明总的气化器性能并非明显改变，由气化器生产的原合成气具有与表1所示的那些组分非常类似的组分。事实上，以摩尔基计，多数组分的变化小于1％。

检测到的主要区别在于传统系统和当前公开内容的系统的蒸汽和水的平衡。实施在此描述的本发明的系统将近零的焦油合成气直接淬火至1000°F的温度，造成所有饱和的高压蒸汽的损失，这将由HTHRU在冷却近零焦油合成气时以其他方式产生。然而，由直接淬火至1000°F而冷却的合成气与通过传统系统产生的合成气相比含有原位形成的大约56％更多的蒸汽，由此减少在合成气进入水气转化反应器之前对合成气加湿需要引入的高压蒸汽近似95％的量。另外，在该实例中由于在HRHRU中没有产生饱和的高压蒸汽，以其他方式需要对锅炉给水预加热并对饱和蒸汽(由HTHRU产生)进行过热的热相反被用于原位直接生成过热高压蒸汽。在该实例中计算出可用于蒸汽涡轮机的过热、高压蒸汽的总损耗近似等于31.8％。然而，由蒸汽涡轮机生成的电力仅减少了14.6％。

实例2

在确定气化系统的商业生存能力时系统可靠性(即，操作有效性)是关键因素。因此，在本文描述的系统和方法的实施例与采用EGas^TM技术(由Lummus Technology Inc.所拥有)的传统两阶段气化系统之间进行详细比较，以便计算对系统有效性的任何影响。测试案例比较了两个整体煤气化联合循环(IGCC)系统，每个系统包括两个没有备份的联机气化器。通常每180天执行预防性维护以便检查并维修气化器。然而，使用HTHRU的传统的IGCC系统确定需要频繁的维护，大约每90天。在该假设情况下，如在此公开的设计的本发明系统的有效性比传统的系统设计高6.6％。

实例3

进行计算以确定实施在此描述的系统和方法的经济性。本发明的系统和方法不需要HTHRU，HTHRU对于建造和维护均为昂贵的一件设备。进行详细分析，该分析包括资本支出的节省、预期的所得税率、财务折旧和预期通货膨胀率。由于实施在此公开的本发明的系统和方法所计算出的总体节省在系统的预期25年使用寿命期间产生3.9％的内部收益率。

解释

为了本公开内容的目的，术语“合成气”与合成煤气或合成气体同义，术语“气体”与甲烷、天然气以及汽油或任意其他液态烃类燃料同义。

最后，应注意，对任何参考的论述并非承认其为本发明的现有技术，特别是可能具有在本申请优先权日之后的公开日的任意参考。与此同时，下文中的每一个权利要求在此作为本发明另外的实施例并入该详细描述或申请文件。

尽管已详细描述了在此描述的系统和方法，应理解的是，在不脱离由下述权利要求书限定的本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种变化、替代和变更。本领域技术人员能够研究所公开的实施例并确认其他为在此精确描述的方法来实践本发明。发明人意在认为本发明的变型和等同物在权利要求书的范围内，同时描述、摘要和附图并非用于限制本发明的范围。本发明特别意在如下述权利要求书及其等同物一样广泛。

Claims (18)

1.一种两阶段非催化气化方法，包括：

(a)将颗粒含碳原料引入到两阶段气化反应器的反应器下区段，并利用包括氧气供应的气流在所述反应器下区段中不完全燃烧，由此产生热并形成包括合成气和熔渣的第一产物流，所述氧气供应选自包括含氧气体、蒸汽及其混合物的组；

(b)使步骤(a)中的合成气进入到所述两阶段气化反应器的反应器上区段，并在所述反应器上区段中与一流体接触，由此形成包括合成气和包含灰和炭的固体的第二产物流，所述流体包括在液态载体中的颗粒含碳原料的浆料；

(c)使所述第二产物流进入到温度保持为高于1500°F的反应器中，其中合成气在所述反应器中停留一段时间，该时间足以对存在于合成气中的挥发性焦油进行热降解，由此产生包括近零焦油合成气的产品；

(d)引入水流并与所述近零焦油合成气接触，由此产生蒸汽和冷却的湿润合成气，其中所述冷却的湿润合成气的温度保持为高于所述蒸汽的冷凝点，但小于1200°F；

(e)通过将冷却的合成气引导通过颗粒过滤设备，从所述冷却的湿润合成气中去除残余固体、细粒和颗粒，由此产生没有颗粒的合成气。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：使步骤(e)中的没有颗粒的合成气行进到包含至少一种催化剂的转化反应器，并使步骤(e)中的没有颗粒的合成气中存在的一氧化碳的至少一部分与步骤(d)中产生的蒸汽和通过将水注入到转化反应器中而产生或者直接来自于转化反应器上游的另外蒸汽反应，由此产生包括另外的二氧化碳和氢气的转化后的合成气。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述冷却的湿润合成气的温度足以防止所述冷却的湿润合成气中的一种或多种组分冷凝，其中所述一种或多种组分的冷凝将使它们沉积在步骤(e)的颗粒过滤设备上。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述一种或多种组分选自包括水、灰成分和残余挥发性焦油的组。

5.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(d)中的水流具有低于锅炉给水的品质。

6.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(e)中的残余固体、细粒和颗粒被返回到反应器下区段。

7.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(e)中的冷却的湿润合成气的温度在550°F至1200°F之间。

8.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(e)中的冷却的湿润合成气的温度在600°F至1100°F之间。

9.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(e)中的冷却的湿润合成气的温度在450°F至1000°F之间。

10.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(e)中的冷却的湿润合成气的温度在550°F至950°F之间。

11.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(e)中的冷却的湿润合成气的温度在600°F至950°F之间。

12.根据权利要求1所述的方法，进一步包括从没有颗粒的合成气中回收二氧化碳。

13.根据权利要求2所述的方法，其中转化后的合成气的至少一部分用作化学品或燃料制造方法的原料。

14.根据权利要求2所述的方法，进一步包括从转化后的合成气中回收二氧化碳。

15.一种用于颗粒含碳原料的两阶段气化的系统，包括：

(a)气化反应器，包括适于在高于100psig的压力和高于2000°F的温度下操作的反应器上区段和反应器下区段，其中反应器下区段适于引入颗粒含碳原料和包含氧的气体或蒸汽，并适于在所述反应器下区段中不完全燃烧以形成混合产物，其中气化反应器适于将混合产物从反应器下区段传送至反应器上区段，其中所述反应器上区段适于引入在液态载体中的另外的颗粒含碳原料并与混合产物组合，以便通过吸热产生包括合成气、炭、灰和挥发性焦油的产物流；

(b)位于气化反应器下游的容留容器，其中所述容留容器适于接收产物流并适于在高于100psig的压力和高于1500°F的温度下操作，其中所述容留容器适于对传送通过该容留容器的产物流提供足够的停留时间，以允许颗粒减少的合成气中存在的挥发性焦油的大部分进行热降解并由此产生近零焦油合成气；

(c)管道，包括位于容留容器紧接下游并连接到容留容器的至少一个进口，其中所述至少一个进口适于接收近零焦油合成气、引入包括水的淬火介质并与传送通过所述至少一个进口的近零焦油合成气混合；

(d)位于管道紧接下游并连接到管道的颗粒过滤设备，其中颗粒过滤设备适于接收在550°F至1200°F范围内的冷却的湿润合成气，并从穿过所述颗粒过滤设备的冷却的湿润合成气中去除残余固体、细粒和颗粒，由此产生没有颗粒的合成气。

16.根据权利要求15所述的系统，还包括位于颗粒过滤设备下游并连接到颗粒过滤设备的转化反应器，其中转化反应器包括催化剂，并适于在400°F至900°F范围内的温度下操作，其中转化反应器适于使穿过所述转化反应器的没有颗粒的合成气中存在的一氧化碳和蒸汽反应，由此产生转化后的合成气。

17.根据权利要求16所述的系统，进一步包括从没有颗粒的转换后的合成气中回收二氧化碳的装置，其中所述装置位于转化反应器的下游。

18.根据权利要求15所述的系统，其中部分(d)中的颗粒过滤设备为烛形过滤器，所述烛形过滤器包括适于在高达1200°F的温度下操作的元件。