碳原料的固體表面應(yīng)立即達(dá)到升華溫度。在一些實(shí)施 方案中，運(yùn)在1毫秒內(nèi)。在一些實(shí)施方案中，時(shí)間在小于0.1毫秒內(nèi)。在其它實(shí)施方案中，運(yùn)在 小于0.01毫秒內(nèi)。
[0053] -些實(shí)施方案具有單個(gè)反應(yīng)室。構(gòu)造運(yùn)些W經(jīng)受住與在啟動(dòng)操作期間從環(huán)境溫度 轉(zhuǎn)至操作升華溫度和在關(guān)閉操作期間的相反情況相關(guān)的溫度變化。在反應(yīng)的轉(zhuǎn)化部分與熱 箱的側(cè)面連通的情況下，特征可W包括較厚的壁和/或使用支撐元件，諸如角撐板。
[0054] 第一動(dòng)力運(yùn)輸機(jī)構(gòu)位于反應(yīng)室內(nèi)并且被配置成當(dāng)固體含碳原料轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品氣體 燃料和固體炭燃料時(shí)輸送固體含碳原料的升華產(chǎn)品穿過反應(yīng)室。一些實(shí)施方案具有包括含 有第一動(dòng)力運(yùn)輸機(jī)構(gòu)的管的反應(yīng)室。反應(yīng)室還具有與管連通的頂部空間用于收集所形成的 產(chǎn)品氣體燃料。第一動(dòng)力運(yùn)輸機(jī)構(gòu)被配置成推進(jìn)含碳原料，特別是低密度形式的含碳原料 的固體部分。其也被配置成幫助與反應(yīng)室的表面熱相互混合W當(dāng)產(chǎn)品氣體燃料持續(xù)從原料 的固體部分去除時(shí)幫助維持與原料的固體部分接觸的穩(wěn)定的操作升華溫度。第一運(yùn)輸機(jī)構(gòu) 是能夠有效地在升華溫度下操作并且不會(huì)不利地因操作的啟動(dòng)和冷卻降溫階段中的熱膨 脹和收縮而受損的機(jī)構(gòu)。有效的第一運(yùn)輸機(jī)構(gòu)的一個(gè)實(shí)例是在螺旋鉆中。
[0055] 氣密元件在輸入管線與輸出管線上并且被配置成防止熱產(chǎn)品燃料氣不利地從反 應(yīng)室逸出。允許產(chǎn)品氣體燃料W不受調(diào)控的方式退出反應(yīng)室的泄漏可W引起嚴(yán)重的安全問 題。在熱表面存在下可燃產(chǎn)品氣體燃料可W引起火災(zāi)和爆炸。在所論述的溫度下對(duì)于運(yùn)個(gè) 目的有效的氣密元件的實(shí)例是旋轉(zhuǎn)閥、旋轉(zhuǎn)真空閥W及致動(dòng)雙閩閥。
[0056] 通過傳送產(chǎn)品氣體燃料穿過壓力隔離元件來保護(hù)反應(yīng)室中的操作壓力W防因產(chǎn) 品氣體燃料留在其排放管線中所致的不利的不穩(wěn)定性。運(yùn)幫助維持反應(yīng)室內(nèi)的穩(wěn)定升華條 件。壓力隔離元件包括例如鼓泡器和旋風(fēng)器W維持反應(yīng)室中的壓力?；蛘?，可W經(jīng)由將產(chǎn)品 氣體燃料排放至氣密儲(chǔ)罐中來控制反應(yīng)室中的壓力。
[0057] 系統(tǒng)的一些實(shí)施方案具有至少兩個(gè)彼此串聯(lián)連通的實(shí)質(zhì)上水平的反應(yīng)室，并且第 一動(dòng)力運(yùn)輸機(jī)構(gòu)具有在每個(gè)反應(yīng)室和熱箱外部延伸的軸桿的一部分。具有多于一個(gè)串聯(lián)反 應(yīng)室的實(shí)施方案提供了能夠W與具有單個(gè)反應(yīng)室的一些系統(tǒng)類似的足跡加工更高量的含 碳原料。運(yùn)些實(shí)施方案進(jìn)一步包含位于熱箱外部繞著第一動(dòng)力運(yùn)輸機(jī)構(gòu)的延伸部分包圍軸 環(huán)的熱箱的區(qū)域處的可調(diào)密封元件?？烧{(diào)密封元件被配置成防止在改變啟動(dòng)和關(guān)閉操作的 溫度期間和在穩(wěn)態(tài)升華操作期間外部氧氣從熱箱外部進(jìn)入熱箱的不利進(jìn)入。允許氧氣從外 部進(jìn)入熱箱或產(chǎn)品氣體燃料從反應(yīng)室進(jìn)入的泄漏可W不合需要地引起操作升華溫度的大 波動(dòng)。當(dāng)運(yùn)些燃燒時(shí)，其代表額外和不受控的熱源。
[0058] 每個(gè)密封元件包括可調(diào)板和可調(diào)密封件W允許令人滿意地排除經(jīng)由在啟動(dòng)和關(guān) 閉操作期間系統(tǒng)元件的熱膨脹和收縮引起的不合需要的泄漏而泄漏至熱箱或反應(yīng)室中的 額外不合需要的氧氣。可調(diào)板包括實(shí)質(zhì)上垂直的板，其可調(diào)地附接至熱箱并且被配置成繞 著第一動(dòng)力運(yùn)輸機(jī)構(gòu)的軸桿的延伸部分垂直地移動(dòng)軸環(huán)W防止軸環(huán)與軸桿之間的不利接 觸?？烧{(diào)密封件與調(diào)節(jié)板連通，繞著第一動(dòng)力運(yùn)輸機(jī)構(gòu)的軸桿的延伸部分定位并且包括被 設(shè)計(jì)成當(dāng)軸桿從熱箱延伸時(shí)繞著第一動(dòng)力運(yùn)輸機(jī)構(gòu)的軸桿維持氣密密封件的錐和繩配置。
[0059] 反應(yīng)室中的停留時(shí)間隨著固體含碳原料的性質(zhì)和所加工的量而變化。通常，介于 至少50重量％與超過90重量％之間的固體含碳原料可W轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品氣體燃料，其余是具有 類似于煤的能量密度的固體炭燃料。更長(zhǎng)的停留時(shí)間允許更多的甲燒單元從等離子體再結(jié) 合并且可W得到轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品氣體燃料的更高轉(zhuǎn)化率，近似超過70重量％至超過90重量％。 停留時(shí)間可W在W下范圍內(nèi)：在一些實(shí)施方案中小于10分鐘至在一些實(shí)施方案中小于5分 鐘至在一些實(shí)施方案中小于2分鐘。一旦實(shí)質(zhì)上達(dá)成理論轉(zhuǎn)化率，過度長(zhǎng)的停留時(shí)間對(duì)轉(zhuǎn)化 率沒有不利影響。
[0060] 在一些實(shí)施方案中，反應(yīng)器室進(jìn)一步包括附接至熱箱內(nèi)反應(yīng)室的外部的歧管。反 應(yīng)室表面和歧管被配置成允許氣態(tài)等離子體在反應(yīng)室與歧管之間傳送W增加等離子體暴 露于升華溫度的時(shí)間。在一些情況下，運(yùn)種額外時(shí)間可W得到具有更長(zhǎng)碳碳鏈的等離子體 氣體W進(jìn)一步離解成甲燒。
[0061] 本發(fā)明系統(tǒng)的一些實(shí)施方案進(jìn)一步包括在熱箱內(nèi)并且在實(shí)質(zhì)上水平的反應(yīng)室下 方的垂直支撐體W在啟動(dòng)、關(guān)閉期間W及在厚的反應(yīng)室壁和諸如角撐板的支持元件對(duì)于提 供足夠的支撐并不合乎需要或不可行的操作條件下支撐重量。一般來說，垂直支撐體被配 置成經(jīng)過在實(shí)質(zhì)上水平的反應(yīng)室的啟動(dòng)、操作W及關(guān)閉期間可能發(fā)生的介于環(huán)境溫度與約 850°C之間的溫度變化在垂直方向上尺寸穩(wěn)定至約2.5cm(約一英寸）內(nèi)。
[0062] 垂直尺寸穩(wěn)定性是通過使用絕緣體與除了使用絕緣體W外使用流過支撐體的冷 卻材料組合來達(dá)成。冷卻材料是通常與冷卻相關(guān)的材料并且包括例如水;冷凍劑，諸如面化 氣體、四氯化碳、氯氣化碳、氨氯氣化碳、氨、二氧化碳、乙燒、丙烷、乙酸W及二甲酸;氣體冷 卻劑，諸如空氣、氨氣、惰性氣體W及六氣化硫;液體冷卻劑，諸如水、乙二醇、二乙二醇、丙 二醇W及由D證ont制造的Freon⑧：W及固體冷卻劑，諸如干冰。
[0063] 冷卻材料可W按維持所需垂直尺寸穩(wěn)定性的任何方式穿過或圍繞垂直支撐體傳 送。當(dāng)不冷卻垂直支撐體時(shí)，熱膨脹可W導(dǎo)致幾英寸的垂直膨脹。運(yùn)足W引起所支撐的反應(yīng) 室中的焊縫破裂并且使產(chǎn)品氣體燃料泄漏至熱箱中或泄漏出至環(huán)境中。如上文所論述，運(yùn) 可W引起安全問題并且可W不利地使反應(yīng)室中的操作溫度型態(tài)不穩(wěn)定。一些實(shí)施方案可W 具有接近所支撐的熱反應(yīng)室沿著垂直支撐體壁水平傳送的冷卻材料。一些實(shí)施方案可W具 有垂直向上流動(dòng)至垂直支撐體的軸桿中的冷卻材料。其它配置也是可能的，只要其充分限 制垂直熱膨脹W使得不會(huì)引起反應(yīng)室中的焊縫中的泄漏即可。
[0064] 系統(tǒng)的一些實(shí)施方案可W進(jìn)一步包括在熱箱外部的制備室。當(dāng)含碳原料并不W干 燥和壓縮的方式供應(yīng)時(shí)運(yùn)是有用的。制備室與實(shí)質(zhì)上水平的反應(yīng)室連通，被配置成從固體 含碳原料中去除一些自由水和氧氣，并且被配置成將固體含碳原料在其進(jìn)入實(shí)質(zhì)上水平的 反應(yīng)室之前壓縮成栓塞。
[0065] 制備室還包括一部分位于制備室內(nèi)并且具有在制備室外部延伸的部分的第二動(dòng) 力運(yùn)輸機(jī)構(gòu)。制備室被配置成執(zhí)行W下一者或多者:移動(dòng)固體含碳原料穿過制備室W及在 制備室內(nèi)壓縮干燥脫去更多自由水的固體含碳原料。
[0066] 可W內(nèi)部供熱用于干燥功能。在一些實(shí)施方案中，用于干燥固體含碳原料的熱來 自熱箱中的燃燒氣體。在一些實(shí)施方案中，熱可W經(jīng)由諸如熱交換器的熱輸送裝置來自熱 產(chǎn)品氣體燃料和固體炭燃料中的至少一者。
[0067] 在一些實(shí)施方案中，在可能發(fā)生額外干燥的情況下制備室可W細(xì)分成干燥室和壓 縮室。壓縮室可W配備有其自身的第二動(dòng)力運(yùn)輸機(jī)構(gòu)。干燥室可W配備有其自身的第Ξ動(dòng) 力運(yùn)輸機(jī)構(gòu)。在運(yùn)個(gè)實(shí)施方案中，干燥室或預(yù)制備室與壓縮室或制備室連通，并且被配置成 將低密度固體含碳原料的粒度縮減至一定大小并且去除初始水和截留空氣的主體W允許 固體含碳原料更容易輸送穿過系統(tǒng)的制備室，更容易在其中壓縮而不會(huì)夾帶氧氣或水，并 且更容易在其中加熱至升華溫度而不允許形成液相。在運(yùn)個(gè)實(shí)施方案中，在預(yù)制備室之前 并且與預(yù)制備室連通的第Ξ動(dòng)力運(yùn)輸機(jī)構(gòu)具有在預(yù)制備室外部延伸的部分。運(yùn)個(gè)機(jī)構(gòu)被配 置成執(zhí)行W下一者或多者:移動(dòng)固體含碳原料穿過預(yù)制備室W及在預(yù)制備室內(nèi)將固體含碳 原料壓縮成更可控大小的粒子。
[0068] 在兩種情況下，個(gè)別的運(yùn)輸機(jī)構(gòu)用W將固體含碳原料向著升華的狀態(tài)推進(jìn)。運(yùn)輸 機(jī)構(gòu)的一個(gè)實(shí)例是螺旋鉆，但如果其它機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)所需功能，那么其就是適合的。
[0069] 本發(fā)明的系統(tǒng)可W進(jìn)一步包括各種單元W將固體含碳原料制備成供本發(fā)明的系 統(tǒng)使用的狀態(tài)。各種原料必須具有如上文所論述縮減至可W按及時(shí)的方式干燥、壓縮和升 華的尺寸的大小。作為說明，輪胎必須縮減至輪胎碎料并且賴或桿必須縮減至更容易輸送 穿過系統(tǒng)的制備室，更容易在其中壓縮而不會(huì)夾帶氧氣或水，并且更容易在其中加熱至升 華溫度而不允許形成液相的形狀。單元可W包括例如磨碎、剎碎、切片或切割的裝置。
[0070] 圖1至8說明了上文所描述的系統(tǒng)的各種實(shí)施方案。即使實(shí)施方案是不同的，相同 數(shù)字也用于類似的功能元件。圖1是具有具單道的單個(gè)實(shí)質(zhì)上水平的反應(yīng)室的系統(tǒng)的一個(gè) 實(shí)施方案的側(cè)視圖的圖解。系統(tǒng)（100) W包圍反應(yīng)室（120)的含有排氣口（ 112)的熱箱（110) 描繪。當(dāng)用形成燃燒產(chǎn)品的燃燒器加熱熱箱時(shí)需要排氣口。當(dāng)由純凈的其它來源產(chǎn)生熱時(shí)， 可能不產(chǎn)生需要排氣的過量氣體。反應(yīng)室120具有表面(121)，并且含有具有軸桿(124)的第 一運(yùn)輸機(jī)構(gòu)（122)，即螺旋鉆。在反應(yīng)室120的一端處并且在熱箱110外部延伸的是前端 (130)，其中固體含碳原料經(jīng)由輸入管線（132)進(jìn)入，運(yùn)個(gè)輸入管線具有旋轉(zhuǎn)真空閥（134)? 隔離反應(yīng)室內(nèi)任何升華的等離子體。在反應(yīng)室的另一端處并且在熱箱110外部延伸的是后 端（140)，其中產(chǎn)品氣體燃料從排放管線（142)退出，運(yùn)個(gè)排放管線安置有壓力隔離元件 (144)?隔離反應(yīng)室內(nèi)任何升華的等離子體，并且固體炭燃料從排放管線（146)退出，運(yùn)個(gè)