TWI488958B - 兩階段攜帶床氣化系統及方法 - Google Patents

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Description

兩階段攜帶床氣化系統及方法
本發明大體係關於一種用於氣化原料(例如碳質材料)之氣化系統及方法。
已發展出三種用於氣化碳質材料之基本類型之系統及方法。其等係：(1)固定床氣化，(2)流化床氣化，及(3)懸浮床或攜帶床氣化。本發明係關於第三類型之系統及方法--懸浮床或攜帶床氣化。更具體而言，本發明係關於一種用於氣化碳質材料之兩階段攜帶床氣化系統及方法。
氣化系統及方法經常應用於將通常為固體的原料(例如碳質材料)轉化為所需的氣體產物(例如合成氣)。氣化系統及方法必須設計簡單，但卻產生最高的轉化效率。
本發明之一態樣係關於一種用於氣化碳質材料之方法，其包含步驟：a)將再循環的炭引入反應器下部且在其中部分燃燒該再循環的炭與包含含氧氣體及/或蒸汽之氣流，由此釋放熱量及形成含合成氣與熔渣之混合產物；b)使來自反應器下部之合成氣向上進入反應器上部且在其中與包含顆粒碳質材料存於液體載體中之漿液的物流一起熱解，由此形成包含i)包含合成氣及殘留焦油之氣體產物流、ii)炭、及iii)蒸氣之混合產物；c)使來自反應器上部之混合產物經過分離裝置，藉此將炭從來自反應器上部之混合產物中分離及將其再循環作為引入反應器下部之原料；及d)將來自反應器上部之含合成氣及殘留焦油之氣體產物流引入反應區中，藉此去除殘留焦油。在步驟(a)中釋放的熱量係藉由在步驟(b)中將顆粒碳質材料及載體液體之漿液轉化成氣體產物流而回收。在本發明之一實施例中，將來自反應器上部之含合成氣及殘留焦油之氣體產物流引入包含一或多個催化劑床(其含一或多種焦油裂解催化劑)之反應區中。在本發明之另一實施例中，將來自反應器上部之含合成氣及殘留焦油之氣體產物流引入包含一或多個吸附劑床(其含一或多種焦油吸附劑)之反應區中。
本發明之另一態樣係關於一種用於氣化碳質材料之系統，其包含：a)一反應器下部，其用於部分燃燒再循環的炭與包含含氧氣體及/或蒸汽之氣流以產生熱量及含合成氣與熔渣之混合產物；b)一反應器上部，其用於熱解來自反應器下部之合成氣與包含存於液體載體中之顆粒碳質材料之漿液的物流，而產生包含i)包含合成氣及殘留焦油之氣體產物流、ii)炭、及iii)蒸氣之混合產物；c)一分離裝置，其用於將炭從來自反應器上部之混合產物中分離；及d)一反應區，其用於去除來自反應器上部之氣體產物(含合成氣體及殘留焦油)中的殘留焦油。由反應器下部產生的熱量係藉由將反應器上部中的顆粒碳質材料及載體液體之漿液轉化成反應器上部中的氣體產物流而回收。該反應器下部進一步包括一或多個用於將包含含氧氣體及蒸汽之氣流及再循環的炭引入該反應器下部的分散裝置。該反應器上部進一步包括一或多個用於將存於液體載體中之顆粒碳質材料之漿液供給至該反應器上部中的進料裝置。該反應器上部可定位於(但不限於)該反應器下部之上。在本發明之一實施例中，用於去除來自反應器上部之氣體產物(含合成氣及殘留焦油)中的殘留焦油的反應區包含一或多個催化劑床(其包含一或多種焦油裂解催化劑)。在本發明之另一實施例中，用於去除來自反應器上部之氣體產物(含合成氣及殘留焦油)中的殘留焦油的反應區包含一或多個吸附劑床(其包含一或多種焦油吸附劑)。
反應器下部之溫度係維持在1500℉至3500℉之間。反應器下部及反應器上部中的壓力係在約14.7psig至約2000psig之間。氣體及炭通過反應器下部之分散裝置的速率係在每秒20至120英尺之間。炭在反應器下部中的滯留時間係在2至10秒之間。漿液流通過反應器上部之進料裝置的速率係在每秒5至100英尺之間。顆粒碳質材料之漿液在反應器上部中的滯留時間係在5至40秒之間。
以下本發明各種實施例的詳細描述參照闡明可實施本發明之特定實施例之附圖。該等實施例意欲詳細描述本發明之態樣以使熟習此項技術者能夠實施本發明。可利用其它實施例且在不脫離本發明之範圍下可進行變更。因此，以下詳述並不具限制性。本發明之範圍僅由隨附申請專利範圍及該等申請專利範圍所涵蓋之等效物之全部範圍所界定。
參照圖1，本發明之各種實施例提供大致由參考數字10指示之氣化反應器，其具有反應器下部30及反應器上部40。氣化製程之第一階段發生在反應器下部30中及氣化製程之第二階段發生在反應器上部40中。反應器下部30界定第一階段反應區。反應器下部30亦被稱為第一階段反應區。反應器上部40界定第二階段反應區。反應器上部40亦被稱為第二階段反應區。
進一步參照圖1，再循環的炭、及在高壓下之包含含氧氣體或蒸汽之氣流經由位於，例如，反應器下部30之相對側的分散裝置60及/或60a進入氣化反應器10下部30。可使用多於兩個分散裝置，例如，四個隔開90度排列的分散裝置。分散裝置的設置亦可在不同高度上而無需在相同平面上。在氣化反應器10之反應器下部30(亦即第一階段反應區)中，再循環的炭、及包含含氧氣體及/或蒸汽之氣流以如下方式反應：其發生反應物之快速混合及反應且該等反應物以諸如(但不限於)渦流形式旋轉運動向上通過反應器10之下部30。反應器下部30中的反應係氣化製程之第一階段，由此再循環的炭、及包含含氧氣體或蒸汽之氣流，在如稍後更詳細揭示之反應器下部30中的反應條件下，放熱轉化為含蒸汽、合成氣、中間氣體、及夾帶副產物(例如熔渣)之混合產物。該熔渣經由出渣口20從反應器10之底部排出至熔渣處理系統(未圖示)進行最終處理。
該蒸汽、中間物、及合成氣然後藉由向上流入未燃燒的反應器上部40中，在此通過進料裝置80及/或80a、或另外的進料裝置注入顆粒碳質固體及液體載體之漿液，而自反應器下部30流出。在反應器下部30中產生且由氣流向上攜帶的熱量被用於在未燃燒反應器上部40中發生的熱解製程(或及合成氣第二階段反應區中該等氣體之濃縮)，其包括進給水的汽化、碳-蒸汽反應及CO與H2 O之間的水-氣反應。碳-蒸汽反應形成CO及H2 ，因此提高該等有用氣體之產率。雖然燃燒的反應器下部30(或反應器10之第一階段反應區)主要係燃燒反應器，但反應器上部40主要係亦可提高氣體熱值的驟冷反應器。因此，在未燃燒反應器上部40中發生的反應富集從燃燒的部分燃燒反應器下部30中流出的氣體而產生更高等級的合成氣，且如此回收來自反應器下部30的熱量及充分冷卻該等氣體以使夾帶的熔渣冷卻至灰份熔融起始變形溫度之下且揮發性有機及無機物種凝結及吸收於顆粒碳質材料上。藉由冷卻至低於灰份起始變形溫度，夾帶的熔渣小滴自熔或在到達熱傳表面之前在顆粒碳質材料上熔化，因此不會黏著至熱傳表面。反應器上部40中的反應條件稍後將更詳細地揭示。
在本發明之一實施例中(如圖1所示)，反應器10之未燃燒反應器上部40係直接與反應器10之燃燒反應器下部30的頂端連接，以使熱反應產物直接由反應器下部30輸送至反應器上部40，而減小氣體反應產物及夾帶固體中的熱損失。
如圖1所示，可將由氣化反應產生的炭去除及再循環以提高碳轉化率。舉例而言，炭可經由分散裝置60及/或60a(或其它)再循環至反應器下部，或上述第一反應區中。
分散裝置60及60a提供顆粒固體(例如炭)的霧化進料。該等分散裝置可係如下類型：其具有用於固體之中心管及圍繞該中心管之含霧化氣體的環形空間，其向內或向外通向共同混合區。另外，未燃燒反應器上部40之進料裝置80及/80a亦可與上文所述之分散裝置相似，或簡單地具有用於供給漿液之管子。分散裝置60、60a、或進料裝置80、80a可為熟習此項技術者所習知。
如圖1進一步顯示，將發生在反應器上部40中的第二階段反應之混合產物自反應器10之上部40之頂端移出且將其引入分離裝置50中，該分離裝置50將該混合產物分離成固體流及氣體流，僅留下小部份殘留固體細粒於該氣體流中。
該氣體流包含氫氣、一氧化碳、少量甲烷、硫化氫、氨、水蒸氣或蒸汽、液體載體之蒸氣、氮氣、二氧化碳及殘留焦油。該固體流包含固化灰份及於非燃燒反應器上部40形成或自燃燒反應器下部30帶過來的炭。
使自分離裝置50中流出之固體流(例如乾炭)與含氧氣體及/或蒸汽混合且經由分散裝置60及/或60a再循環回至燃燒反應器下部30中作為第一階段反應之原料。
該再循環的炭然後藉由在渣化條件下與氧氣及蒸汽反應而氣化，產生包含合成氣之混合產物及在反應器上部40中第二階段反應所需的熱量。
將自分離裝置50流出之包含合成氣、殘留炭細粒、及殘留焦油的氣體流引入反應區90中，藉此去除殘留焦油。在如圖1所描繪之一實施例中(其中反應區90包含一或多個催化劑床100)，自分離裝置50流出之包含合成氣及殘留焦油的氣體流在進入催化劑床100之前經由熱叉流式交換器150加熱至1800℉。催化劑床100可係包含一或多種焦油裂解催化劑之催化劑流化床或氣泡床，藉此分解該殘留焦油。使合成氣達到反應溫度所需之熱量可藉由外部交叉交換或藉由注入氧氣及蒸汽混合物至合成氣流中而提供。碳粉末經轉化為一氧化碳或形成顆粒而與含合成氣之出口氣體產物一起向上通過該催化劑流化床100。催化劑床100亦可係包含一或多種焦油裂解催化劑之催化劑固定床，藉此分解該殘留焦油。在此情況下，該等碳細粒在催化劑床之前經顆粒過濾器去除。使用催化劑流化床或催化劑固定床，自反應區90中流出之熱合成氣藉由熱叉流式交換器150經較冷的進口氣體流(或自裝置50流出的氣體流)冷卻而回收熱量。根據一實施例，自熱叉流式交換器150流出之冷卻氣體流(此時不含焦油)接著進入顆粒過濾器110，藉此去除顆粒。該等焦油裂解催化劑可係沸石、受載鎳、石灰石、或其任意混合物。
在如圖2所示之另一實施例中(其中反應區90包含一或多個吸附劑床120)，將自分離裝置50流出之包含合成氣及殘留焦油的氣體流引入包含一或多種焦油吸附劑之吸附劑床120，藉此在殘留顆粒經原位過濾器140過濾之前吸收該殘留焦油，且將其再循環回至第一階段反應器。吸附劑床120可係包含一或多種焦油吸附劑之流化活性碳床。吸附劑床120亦可係包含一或多種焦油吸附劑之固定活性碳床。由於活性碳之吸收容量在更低溫度下可提高，因此為活性碳床提供內部冷卻裝置130(例如蒸汽冷卻式、內部冷卻盤管、防護板、或擋板)以降低自分離裝置50流出之氣體流的溫度，及維持該床溫度在400℉至500℉之間。自床中連續或周期性地移除帶有焦油之活性碳的小滑流，以透過再生器160進行再生，該再生器160通常係藉由將碳加熱至較高溫度以使焦油脫附。在固定床吸收器之情況下，可並聯設置兩個容器，一個在線上去除焦油及另一個用於離線清洗。此時自反應區90流出之氣體流係不含焦油及顆粒之合成氣。焦油吸附劑可係活性碳、沸石、某些自然生成的矽酸鹽或其任何混合物。
氣化反應器10的構造材料並非關鍵。反應器壁較佳(但非必須)係鋼，且使用絕緣的可澆鑄或陶瓷纖維或耐火磚(諸如反應器下部30中的高含鉻磚)及稠密介質(諸如用於反應器上部40中的鼓風爐及非渣化應用)做襯裡，以減少熱損失及保護容器免受高溫及提供更好的溫度控制，其等皆可在商業上自數個來源取得。使用該類型之系統為該製程中使用的碳質固體提供高熱值回收。該等壁視需要及或者可藉由為燃燒反應器下部30及視需要為未燃燒上部40提供「冷壁」系統而不經襯裡。本文中使用的術語「冷壁」意指該等壁係藉由在先前技術煤氣化系統技術中習知的外部冷卻夾套而冷卻。在該系統中，熔渣凍結於內壁上及為冷卻夾套之金屬壁提供保護。
控制及維持反應器下部30中第一階段製程之反應的物理條件，以確保炭在超過灰份(其由炭氣化所產生)熔點之溫度下快速氣化，而由具有不大於約250泊之熔渣黏度的熔融灰份產生熔渣。控制反應器上部40中第二階段氣化製程之反應的物理條件，以確保煤在其塑性範圍之上快速氣化及加熱。燃燒反應器下部30之溫度係維持於1500℉至3500℉之間，較佳於2000℉至3200℉之間及最佳於2400℉至3000℉之間。在反應器下部30中第一階段之該等溫度下，由其中炭的氣化所形成之灰份熔融形成熔渣，其經由出渣口落出，且於本文件範圍外的單元中作進一步調節。來自第一階段之氣體混合物在上升通過反應器下部之氣體及炭的向上旋轉移動渦流中離開。未燃燒反應器上部40之溫度係維持於450℉至1500℉之間，較佳於500℉至1400℉之間及最佳於550℉至1300℉之間。自燃燒反應器下部30向上流動之熱中間產物為發生在未燃燒反應器上部40中的吸熱反應提供熱量。
來自未燃燒反應器上部40的流出物及自分離裝置50流出的氣體流之溫度通常係在約800℉至約1300℉之間。自分離裝置50流出的氣體流在進入反應區90以去除焦油之前經由熱叉流式交換器150加熱。在一實施例中，包含一或多個催化劑床之反應區90的溫度係維持在700℉至1900℉，較佳在1000℉至1700℉之間及最佳在1200℉至1600℉之間。在另一實施例中，包含一或多個吸附劑床之反應區90的溫度係維持在200℉至1000℉，較佳在250℉至600℉之間及最佳在300℉至500℉之間。
本發明之方法係在大氣壓或更高壓力下實施。反應器下部30及反應器上部40中的壓力通常係在約14.7psig至約2000psig之間，較佳在50psig至1500psig之間，及最佳在150psig至1200psig之間。包含一或多個催化劑床之反應區90中的壓力係在約14.7psig至約1500psig之間，較佳在50psig至1500psig之間及最佳在150psig至1200psig之間。在另一實施例中，包含一或多個吸附劑床之反應區90中的壓力係在約14.7psig至約1500psig之間，較佳在50psig至1500psig之間及最佳在150psig至1200psig之間。
在本發明之各種實施例中，氣體及固體通過反應器下部30之分散裝置60及/或60a的速率或饋送速率係維持在每秒20至120英尺之間，及較佳在每秒20至90英尺之間，及最佳在每秒30至60英尺之間。炭在反應器下部30中的滯留時間係維持在2秒至10秒之間及較佳在4秒至6秒之間。漿液流通過反應器上部40之進料裝置80及/或80a的速率或饋送速率係維持在每秒5至100英尺之間，較佳在每秒10至80英尺之間，及最佳在每秒20至60英尺之間。在反應器上部40中的滯留時間係維持在5至40秒之間。
該方法適用於任何顆粒碳質材料。然而，顆粒碳質材料較佳係煤，其包括(但不限於)褐煤、煙煤、亞煙煤、或其任意組合。其它碳質材料係來自煤的焦炭、煤焦、煤液化殘渣、顆粒碳、石油焦、源於油頁岩的碳質固體、焦油沙、瀝青、生物質、濃縮的下水道污泥、小塊垃圾、橡膠及其混合物。上述示例性材料可呈粉末固體形式，及為提供最佳材料處理及反應特徵，係呈存於液體載體中的可抽吸漿液。
碳質固體材料的液體載體可係能夠汽化及參與反應以形成所需氣體產物(尤其係一氧化碳及氫氣)的任何液體。最易受考慮的液體載體係在反應器下部30中形成蒸汽的水。該蒸汽可與碳反應以形成作為合成氣之成份的氣體產物。此外，可使用除水之外的液體於使碳質材料形成漿液。該液體較佳係水，但其亦可係烴諸如，例如，燃油、殘油、石油、及液態CO2 。當該液體載體係烴時，可加入額外的水或蒸汽以提供足夠的水進行有效反應及調節反應器溫度。
可使用任何含至少20%氧氣的氣體作為供給至燃燒反應器下部30的含氧氣體。較佳的含氧氣體包括氧氣、空氣、及富氧空氣。
載體液體中的顆粒碳質材料(作為漿液)之濃度僅需形成可抽吸混合物。該濃度範圍通常最高達到70重量%固體材料。在第一及第二階段製程中，漿液中顆粒碳質材料之濃度較佳係在30至70重量%之間。含水漿液中的煤濃度更佳係在45至69重量%之間。
當煤係原料時，其可在與液體載體摻混以形成漿液之前經粉碎，或與液體介質一起研磨。通常，可使用任何經適當微細分割的碳質材料，及可使用任何減小顆粒固體之粒度的已知方法。該等方法之實例包括使用球磨機、棒磨機及錘磨機。雖然粒度並非關鍵，但經微細分割的碳顆粒係較佳。燃煤火力發電廠中用作燃料的粉狀煤係為典型。該煤具有其中90重量%煤通過200網目篩的粒度分佈。對於反應性更高的材料亦可使用100網目平均粒度的較粗尺寸，其限制條件為要可製備得穩定及不沉降的漿液。
文中所用的術語「炭」係指於生產各種產物之後仍然夾帶於氣化系統中的未燃燒碳及灰份顆粒。
當文中所用的術語「及/或」用於一列兩或更多個項時，意指可使用列舉項之任一項本身，或可使用兩或更多個列舉項的任意組合。舉例而言，倘若描述一組合物含有組分A、B、及/或C，則該組合物可僅含A；僅含B；僅含C；含A與B的組合；A與C的組合；B與C的組合；或A、B及C的組合。
保護範圍並不受上述說明的限制，而僅受隨後的申請專利範圍限制，該範圍包括申請專利範圍之目標物的所有等效物。將每個個別的請求項併入本說明書中作為本發明之實施例。因此，申請專利範圍係進一步的說明，且係本發明之較佳實施例的增補。
在相關技術之說明中論及一參考文獻並非承認其係本發明之先前技術，尤其係任何公開日期在本申請案之優先日期之後的參考文獻。將文中引用的所有專利、專利申請案及公開案之揭示內容以引用的方式併入本文中至其等提供示例性、程序性或其它補足文中所闡述的詳情之程度。
不應將在未明確表述「用於」執行一特定功能「之構件」或「用於」執行一特定功能「之步驟」之請求項中的任何元素解釋為根據35 U.S.C. §1126所規定的「構件」或「步驟」子句。具體而言，文中請求項中「之步驟」的使用非意為援引35 U.S.C. §1126之條文。
10．．．反應器
20．．．出渣口
30．．．反應器下部
40．．．反應器上部
50．．．分離裝置
60．．．分散裝置
60a．．．分散裝置
80．．．進料裝置
80a．．．進料裝置
90．．．反應區
100．．．催化劑床
110．．．顆粒過濾器
120．．．吸附劑床
130．．．冷卻裝置
140．．．原位過濾器
150．．．熱叉流式交換器
160．．．再生器
為更詳細描述本發明之實施例，已參照附圖，其中：
圖1係關於本發明之一實施例之可用系統之示意圖及該實施例之方法流程圖；及
圖2係關於本發明之一替代性實施例之可用系統之示意圖及該替代性實施例之方法流程圖。
10．．．反應器
20．．．出渣口
30．．．反應器下部
40．．．反應器上部
50．．．分離裝置
60．．．分散裝置
60a．．．分散裝置
80．．．進料裝置
80a．．．進料裝置
90．．．反應區
100．．．催化劑床
110．．．顆粒過濾器
150．．．熱叉流式交換器

Claims (44)

  1. 一種用於氣化碳質材料之方法，其包括下列步驟：a.將再循環的炭引入至反應器下部中，且在其中以包含含氧氣體及/或蒸汽之氣流使該再循環的炭進行部分燃燒，由此釋放熱量及形成含合成氣與熔渣之混合產物；b.使來自該反應器下部之合成氣向上進入反應器上部，且在其中與包含顆粒碳質材料存於液體載體中之漿液之物流一起熱解，由此形成包含i)包含合成氣及殘留焦油之氣體產物流、ii)炭、及iii)蒸氣之混合產物，其中該反應器上部之溫度在450℉至1500℉之間；c.使來自該反應器上部之該等混合產物通過分離裝置，藉此將該炭從來自該反應器上部之該等混合產物中分離及將其再循環作為引入至該反應器下部的原料；及d.將來自該反應器上部之含合成氣及殘留焦油之該氣體產物流引入反應區中，藉此去除該殘留焦油；藉此在該步驟(a)中釋放的該熱量藉由在步驟(b)中將該顆粒碳質材料及該液體載體之漿液轉化成步驟(b)中的該氣體產物流而回收。
  2. 如請求項1之方法，其中步驟(a)係在1500℉至3500℉之間的溫度及14.7psig至2000psig之間的壓力下實施。
  3. 如請求項1之方法，其中步驟(a)係在2000℉至3200℉之間的溫度及50psig至1500psig之間的壓力下實施。
  4. 如請求項1之方法，其中步驟(b)係在14.7psig至2000psig之間的壓力下實施。
  5. 如請求項1之方法，其中步驟(b)係在500℉至1400℉之間的溫度及50psig至1500psig之間的壓力下實施。
  6. 如請求項1之方法，其中該顆粒碳質材料存於該液體載體中之漿液係藉由一或多個進料裝置引入該反應器上部中。
  7. 如請求項1之方法，其中該包含含氧氣體及/或蒸汽之氣流及該炭係藉由一或多個分散裝置引入該反應器下部中。
  8. 如請求項1之方法，其中該包含含氧氣體及/或蒸汽之氣流及該炭係以每秒20至120英尺之間的進料速率引入該反應器下部中，及該炭在該反應器下部中的滯留時間係在2至10秒之間。
  9. 如請求項1之方法，其中該包含含氧氣體及/或蒸汽之氣流及該炭係以每秒20至90英尺之間的進料速率引入該反應器下部中，及該炭在該反應器下部中的滯留時間係在4至6秒之間。
  10. 如請求項1之方法，其中該顆粒碳質材料存於液體載體中之漿液係以每秒5至100英尺之間的進料速率引入該反應器上部中，及該顆粒碳質材料存於液體載體中之漿液在該反應器上部中的滯留時間係在5至40秒之間。
  11. 如請求項1之方法，其中該顆粒碳質材料存於液體載體中之漿液係以每秒10至80英尺之間的進料速率引入該反應器上部中，及該顆粒碳質材料存於液體載體中之漿液在該反應器上部中的滯留時間係在5至40秒之間。
  12. 如請求項1之方法，其中該液體載體係選自由水、液態CO2 、石油液體及二或多種如上述之物質之混合物組成之群。
  13. 如請求項1之方法，其中該顆粒碳質材料係選自由煤、褐煤、石油焦及二或多種如上述之物質之混合物組成之群。
  14. 如請求項1之方法，其中基於該漿液之總重量，該漿液具有30至70重量%之固體濃度。
  15. 如請求項1之方法，其中基於該漿液之總重量，該漿液具有45至69重量%之固體濃度。
  16. 如請求項1之方法，其中該含氧氣體係選自由空氣、富氧空氣、氧氣及其混合物組成之群。
  17. 如請求項1之方法，其中該反應區包含一或多個含一或多種分解焦油之焦油裂解催化劑的催化劑床。
  18. 如請求項17之方法，其中該反應區之溫度係在700℉至1900℉之間及壓力係在14.7psig至2000psig之間。
  19. 如請求項17之方法，其中該反應區之溫度係在1000℉至1700℉之間及壓力係在50psig至1500psig之間。
  20. 如請求項17之方法，其中該催化劑床係包含一或多種焦油裂解催化劑之催化劑流化床，藉此該殘留焦油經分解且碳細粒經轉化為一氧化碳或形成顆粒而與含合成氣之出口氣體產物一起通過該催化劑流化床。
  21. 如請求項17之方法，其中該催化劑床係催化劑固定床。
  22. 如請求項17之方法，其中該等焦油裂解催化劑係選自由 沸石、受載鎳、石灰石、及其混合物組成之群。
  23. 如請求項1之方法，其中該反應區包含一或多個含一或多種焦油吸附劑之吸附劑床，藉此該焦油經吸收而形成帶有焦油的吸附劑。
  24. 如請求項23之方法，其中該包含一或多個吸附劑床之反應區中的溫度係在200℉至1000℉之間及壓力係在14.7psig至1500psig之間。
  25. 如請求項23之方法，其中該包含一或多個吸附劑床之反應區中的溫度係在250℉至600℉之間及壓力係在50psig至1500psig之間。
  26. 如請求項23之方法，其中該吸附劑床係包含一或多種焦油吸附劑之流化床，藉此吸收焦油。
  27. 如請求項23之方法，其中該吸附劑床係包含一或多種焦油吸附劑之固定床，藉此吸收焦油。
  28. 如請求項23之方法，其中該焦油吸附劑係選自由活性碳、沸石及自然生成的矽酸鹽及其混合物組成之群。
  29. 一種用於氣化碳質材料之方法，其包括下列步驟：a.將再循環的炭引入至反應器下部中，且在其中以包含含氧氣體及/或蒸汽之氣流使該再循環的炭進行部分燃燒，由此釋放熱量及形成含合成氣與熔渣之混合產物，其中該反應器下部之溫度係在2400℉至3000℉之間操作及該反應器下部之壓力係在150psig至1200psig之間操作，其中該再循環的炭及該包含該含氧氣體及/或蒸汽之氣流係以每秒30至60英尺之間的進料速率經由一或多個 位在該反應器下部上的分散裝置引入該反應器下部中，且該再循環的炭在該反應器下部中的滯留時間係在4至6秒之間；b.使來自該反應器下部之合成氣向上進入反應器上部中且在其中與包含顆粒碳質材料存於液體載體中之漿液的物流一起熱解，由此形成包含i)包含合成氣及殘留焦油之氣體產物流、ii)炭、及iii)蒸氣之混合產物，其中該反應器上部之溫度係在550℉至1300℉之間操作，及該反應器上部之壓力係在150psig至1200psig之間操作，其中該顆粒碳質材料存於該液體載體中之漿液係以每秒20至60英尺之間的進料速率經由一或多個位於該反應器上部上的進料裝置引入該反應器上部中，且該顆粒碳質材料存於液體載體中之漿液在該反應器上部中的滯留時間係在5至40秒之間；c.使來自該反應器上部之該等混合產物通過分離裝置，藉此將該炭從來自該反應器上部之該等混合產物中分離及將其再循環作為引入至該反應器下部的原料；及d.將來自該反應器上部之含合成氣及殘留焦油之該氣體產物流引入至一或多個包含一或多種選自由沸石、受載鎳、石灰石、及其混合物組成之群之焦油裂解催化劑的催化劑床中，其中該催化劑床的溫度係在1200℉至1600℉之間操作及該催化劑床的壓力係在150psig至1200psig之間操作，藉此分解該殘留焦油；藉此在該步驟(a)中釋放的該熱量藉由在步驟(b)中將 該顆粒碳質材料及該液體載體之漿液轉化成步驟(b)中的該氣體產物流而回收。
  30. 一種用於氣化碳質材料之方法，其包括下列步驟：a.將再循環的炭引入至反應器下部中，且在其中以包含含氧氣體及/或蒸汽之氣流使該再循環的炭進行部分燃燒，由此釋放熱量及形成含合成氣與熔渣之混合產物，其中該反應器下部之溫度係在2400℉至3000℉之間操作及該反應器下部之壓力係在150psig至1200psig之間操作，其中該再循環的炭及該包含該含氧氣體及/或蒸汽之氣流係以每秒30至60英尺之間的進料速率經由一或多個位在該反應器下部上的分散裝置引入該反應器下部中，且該再循環的炭在該反應器下部中的滯留時間係在4至6秒之間；b.使來自該反應器下部之該合成氣向上進入反應器上部，且在其中與包含顆粒碳質材料存於液體載體中之漿液之物流一起熱解，由此形成包含i)包含合成氣及殘留焦油之氣體產物流、ii)炭、及iii)蒸氣之混合產物，其中該反應器上部之溫度係在500℉至1300℉之間操作，及該反應器上部之壓力係在150psig至1200psig之間操作，其中該顆粒碳質材料存於該液體載體中之漿液係以每秒20至60英尺之間的進料速率經由一或多個位於該反應器上部上的進料裝置引入至該反應器上部中，且該顆粒碳質材料存於液體載體中之漿液在該反應器上部中的滯留時間係在5至40秒之間； c.使來自該反應器上部之該等混合產物通過分離裝置，藉此將該炭從來自該反應器上部之該等混合產物中分離及將其再循環作為引入至該反應器下部的原料；及d.將來自該反應器上部之含合成氣及殘留焦油之該氣體產物流引入至一或多個包含一或多種選自由活性碳、沸石及自然生成的矽酸鹽及其混合物組成之群之焦油吸附劑的吸附劑床中，其中該吸附劑床的溫度係在300℉至500℉之間操作及該吸附劑床的壓力係在150psig至1200psig之間操作，藉此吸收該殘留焦油；藉此在該步驟(a)中釋放的該熱量係藉由在步驟(b)中將該顆粒碳質材料及該液體載體之漿液轉化成步驟(b)中的該氣體產物流而回收。
  31. 一種用於氣化碳質材料之系統，其包含：a.一反應器下部，其用於以包含含氧氣體及/或蒸汽之氣流使再循環的炭進行部分燃燒，以產生熱量及含合成氣與熔渣之混合產物；b.一反應器上部，其用於熱解來自該反應器下部之該合成氣與包含顆粒碳質材料存於液體載體中之漿液之物流，以產生包含i)包含合成氣及殘留焦油之氣體產物流、ii)炭、及iii)蒸氣之混合產物，其中該反應器上部係在450℉至1500℉之間的溫度下操作；c.一分離裝置，其用於將該炭從來自該反應器上部之該等混合產物中分離；及d.一反應區，其用於去除來自該反應器上部之含合成 氣及殘留焦油之該氣體產物中的殘留焦油；其中由該反應器下部產生的該熱量係藉由在該反應器上部中將該顆粒碳質材料及該液體載體之漿液轉化成該反應器上部中的該氣體產物流而回收。
  32. 如請求項31之系統，其中該反應器下部包括一或多個用於將該包含含氧氣體及/或蒸汽之氣流及該再循環的炭引入至該反應器下部中的分散裝置。
  33. 如請求項31之系統，其中該反應器上部包括一或多個用於將該顆粒碳質材料存於該液體載體中之漿液供給至該反應器上部中的進料裝置。
  34. 如請求項31之系統，其中該反應區包含一或多個含一或多種焦油裂解催化劑的催化劑床。
  35. 如請求項34之系統，其中該催化劑床係催化劑流化床。
  36. 如請求項34之系統，其中該催化劑床係催化劑固定床。
  37. 如請求項34之系統，其中該焦油裂解催化劑係選自由沸石、受載鎳、石灰石、及其混合物組成之群。
  38. 如請求項31之系統，其中該反應區包含一或多個含一或多種焦油吸附劑的吸附劑床。
  39. 如請求項38之系統，其中該吸附劑床係流化床。
  40. 如請求項38之系統，其中該吸附劑床係固定床。
  41. 如請求項38之系統，其中該焦油吸附劑係選自由活性碳、沸石及自然生成的矽酸鹽及其混合物組成之群。
  42. 如請求項31之系統，其中該反應器上部大致係設置於該反應器下部之上。
  43. 一種用於氣化碳質材料之系統，其包含：a.一反應器下部，其用於以包含含氧氣體及/或蒸汽之氣流使再循環的炭進行部分燃燒，以產生熱量及含合成氣與熔渣之混合產物；其中該反應器下部包括一或多個用於將該包含含氧氣體及/或蒸汽之氣流及該再循環的炭引入至該反應器下部中的分散裝置；b.一反應器上部，其用於熱解來自該反應器下部之該合成氣與包含顆粒碳質材料存於液體載體中之漿液之物流，而產生包含i)包含合成氣及殘留焦油之氣體產物流、ii)炭、及iii)蒸氣之混合產物，其中該反應器上部包括一或多個用於將該顆粒碳質材料存於該液體載體中之漿液供給至該反應器上部中的進料裝置，其中該反應器上部係在450℉至1500℉之間的溫度下操作；c.一分離裝置，其用於將該炭從來自該反應器上部之該混合產物中分離；及d.一反應區，其用於去除來自該反應器上部之含合成氣及殘留焦油之該氣體產物中的殘留焦油，該反應區包含一或多個含一或多種選自由沸石、受載鎳、石灰石、及其混合物組成之群之焦油裂解催化劑的催化劑床；其中該由反應器下部產生的熱量係藉由將反應器上部中的該顆粒碳質材料及該液體載體之漿液轉化成該反應器上部中的該氣體產物流而回收。
  44. 一種用於氣化碳質材料之系統，其包含：a.一反應器下部，其用於部分燃燒再循環的炭與包含 含氧氣體及/或蒸汽之氣流，而產生熱量及含合成氣與熔渣之混合產物；其中該反應器下部包括一或多個用於將該包含含氧氣體及/或蒸汽之氣流及該再循環的炭引入至該反應器下部中的分散裝置；b.一反應器上部，其用於熱解來自該反應器下部之該合成氣與包含顆粒碳質材料存於液體載體中之漿液之物流，而產生包含i)包含合成氣及殘留焦油之氣體產物流、ii)炭、及iii)蒸氣之混合產物，其中該反應器上部包括一或多個用於將該顆粒碳質材料存於該液體載體中之漿液供給至該反應器上部中的進料裝置，其中該反應器上部係在450℉至1500℉之間的溫度下操作；c.一分離裝置，其用於將該炭從來自該反應器上部之該混合產物中分離；及d.一反應區，其用於去除來自該反應器上部之含合成氣及殘留焦油之該氣體產物中的殘留焦油，該反應區包含一或多個含一或多種選自由活性碳、沸石及自然生成的矽酸鹽及其混合物組成之群之焦油吸附劑的吸附劑床；其中該由反應器下部產生的熱量係藉由將反應器上部中的該顆粒碳質材料及該液體載體之漿液轉化成該反應器上部中的該氣體產物流而回收。
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