Brevet FR2488599A1 — publié le 19820219

i La présente invention se rapporte à un procédé, de bon rendement énergétique, pour la décomposition d'une matière carbonée solide contenant des matières volatiles, afin d'obtenir un taux élevé de production d'acétylène, à un prix relativement bas. L'expression "matière carbonée solide" sert à définir une classe de matières dans lesquelies le rapport atomique de l'hydrogène au carbone est de 0,3 à 2,0, avec la présence de matières volatiles. La matière carbonée préférée est le charbon. Toutefois, le lignite, la tourbe, les matières plastiques et analogues peuvent également con- venir. Le terme "volatil" désigne ici des composés qui se séparent de la matière carbonée lors des essais. Par exemple, le charbon et le coke sont analysés conformément à la méthode ASTM D271-64. On admet en général que cette analyse est "approchée". La transformation de charbon et autres matières carbonées en acétylène au moyen de dispositifs de chauffage à arc électrique ou autres est bien connue depuis longtemps. Habituellement, la matière carbonée et en même temps l'hydrogène sont chauffés par un dispositif à arc é- lectrique ou une autre source de chaleur appropriée. Le mélange est chauffé de façon à ce que la matière carbonée se décompose. La composition qui est obtenue comme résul- tat de la décomposition de la matière carbonée dépend des conditions de réaction qui règnent dans la zone de décom- position ou de réaction. On sait que la formation de cer- tains composants est favorisée par des conditions de ré- action particulières. Par exemple, la formation d'acétylène comme produit intermédiaire est favorisée lorsque la tempé- rature de la zone de réaction est supérieure à 13001K. La formation d'acétylène, par rapport à la décomposition simul- tanée de l'acétylène, est également favorisée à 13OOeK ou à une température voisine. Le brevet U.S. nc 1 757 454 décrit un procédé dans lequel la vapeur d'eau est utilisée comme agent de suspension pour de la poussière de charbon. La combinai- son est introduite dans un arc électrique, o une réac- tion chimique fournit de l'acétylène. Un autre procédé de transformation charbon/acé- tylène à l'arc électrique est décrit dans le brevet U.S. n0 2 916 534. Ce procédé utilise des molécules de gaz hy- drogène chaud qui sont totalement ou partiellement disso- ciées en atomes pour décomposer des hydrocarbures. Ce brevet précise également un débit spécifique de gaz hydro- gène à travers la zone de réaction, ainsi que le rapport molaire du gaz au carbone dans les hydrocarbures. Le brevet U.S. nO 3 217 056 décrit un autre pro- cédé qui utilise la chaleur disponible dans l'hydrogène atomique pour la décomposition d'une matière carbonée. La quantité de chaleurcontenue dans l'hydrogène gazeux,ainsi que les durées de réaction sont spécifiées. Le brevet U.S. n0 4 010 090 décrit un procédé qui utilise un courant d'hydrocarbure gazeux pour augmenter la longueur d'un arc avant l'envoi de charbon ou autre matière carbonée dans l'arc. Le principal intérêt de ce brevet, en ce qui concerne la présente invention, réside dans le grand nombre d'autres brevets relatifs aux réacteurs à arc qui sont décrits dans le paragraphe 2, lignes 11 à 17. Le brevet U.S. n 3 395 194 décrit un procédé d'o- xydation partielle qui utilise un dispositif à arc électri- que pour chauffer un hydrocarbure gazeux en présence d'o- xygène et sous de très fortes pressions. D'une manière générale, lorsqu'on utilise un arc électrique comme source de chaleur, l'arc électrique tra- verse l'hydrogène gazeux ce qui provoque l'augmentation de température du gaz jusqu'à des valeurs extrêmement élevées, en un temps très court. Les températures d'arc atteignent couramment 8 000 OK à 20 000 OK. Le gaz, lorsqu'il sort de l'arc et pénètre dans la zone de réaction, est normalement à une température de l'ordre de 2 000 à 5 000 'K. Dans ces conditions, les molécules d'hydrogène peuvent se dissocier partiellement en atomes d'hydrogène. - Dès que l'hydrogène quitte l'arc, les atomes d'- hydrogène tendent très rapidement à se recombiner.en molé- cules et, ce faisant, ils engendrent de très grandes quan- tités de chaleur. Une partie de cette chaleur, en plus de la chaleur sensible du gaz, est absorbée par les particu- les de charbon, principalement par conduction, convexion et rayonnement, ce qui provoque la décomposition des par- ticules de charbon et plus particulièrement le dégagement de leurs composants volatils. Il est également bien connu et établi que les phases et les conditions opératoires varient beaucoup avec le type de matière carbonée envoyée à l'arc. Jusqu'à pré- sent, les matières carbonées gazeuses et liquides étaient les matières premières préférées, car on ne connaissait pas de moyens de production d'une quantité importante d'a- cétylène à un prix raisonnable à partir de matière carbo- née solide. De plus, les matières premières gazeuses et liquides sont plus faciles à manipuler et provoquent une moindre usure de l'appareil à arc. Ainsi, bien que les opérations de base du pro- cédé soient connues, il est admis que les caractéristiques mécaniques et cinétiques du procédé, par exemple, n'étaient pas suffisamment connues jusqu'à présent pour qu'on sache optimiser la production d'acétylène à partir de matière carbonée solide, avec un bon rendement en énergie. La description ci-après permet de comprendre le procédé appliqué plus particulièrement à des solides conte- nant des matières volatiles. Les paramètres nécessaires du procédé sont prévus pour chauffer les particules solides aussi vite que possible, afin de décomposer les particules engendrant des éléments volatils aussi vite que possible, de manière à éviter les réactions secondaires de formation de goudron de ces éléments volatils dans les particules solides. La présente invention a pour objet un procédé de transformation de matière carbonée solide en acétylène, par décomposition de la matière carbonée dans des condi- tions particulières de traitement. L'invention vise également un procédé,dans le- quel les enthalpies de la source de gaz chaud et les en- thalpies de la matière carbonée sont réglées dans des li- mites déterminées, afin d'augmenter la production d'acé- tylène. L'invention a encore pour objet un procédé de décomposition de matière carbonée solide, dans un appareil à arc électrique. Elle vise aussi les conditions de travail dans un réacteur à arc électrique pour la décomposition de ma- tière carbonée solide, en vue de produire de l'acétylène. L'invention a égalemen t pour objet un procédé qui enlève au moins 25% des matières volatiles d'une matiè- re carbonée solide, avant que cette dernière quitte la zone de réaction. Le procédé suivant l'invention, pour la produc- tion d'acétylène à partir de matière carbonée-soluble, par décomposition de la matière carbonée en hydrogène dans une réaction, est caractérisé en ce que l'enthalpie spécifique du gaz et l'enthalpie spécifique de la matière carbonée sont réglées exactement. De plus, la dimension des parti- cules de la matière carbonée est maintenue au-dessous dl une valeur minimale déterminée, afin d'obtenir le départ de plus de 25% des éléments volatils présents dans la ma- tière carbonée pendant le laps de temps nécessaire au pas- sage du charbon et du gaz à travers la zone de réaction. D'autres objets et avantages de l'invention appa- raitront aux hommes de l'art à la lecture de la présente description de sa forme préférée de mise en oeuvre, repré- sentée sur les dessins annexés. Fig. 1 est une série de courbes de demande spéci- fique en énergie, ou DSE, (kwh/kg C2H2 produit) et de la production d'acétylène, en fonction de l'enthalpie spécifi- que du solide et de l'enthalpie spécifique du gaz à diffé- rentes températures de produit "gelé", la température de produit "gelé" étant définie comme la température du flux de produit juste avant une trempe ou extinction primaire. Fig. 2 représente schématiquement un réacteur à arc électrique. Fig. 3 est une courbe du pourcentage molaire d'a- cétylène obtenu en fonction du temps, à des températures de réaction déterminées. Fig. 4 est une courbe de la fraction de la masse de charbon restante, en fonction du temps, lorsque le char- bon a subi une décomposition dans une zone de réaction et Fig. 5 est une courbe de la demande spécifique en énergie, en fonction du temps. L'invention s'applique principalement à-des ma- tières carbonées solides telles que charbon, lignite, ma- tières plastiques etc. Toutefois, la description ci-après est limitée au charbon, pour.ine raison de simplification. Si on reporte sur un graphique la demande spéci- fique en énergie en fonction de l'enthalpie spécifique du gaz et en fonction de la charge/ie charbon (quantité de car- bone du charbon par heure, et par Nm3 d'hydrogèneÀar minu- te), on constate que la production d'acétylène ' partir de matière carbonée ou de charbon dépend beaucoup des paramè- tres de travail. La dépendance de la demande spécifique en énergie et de la production varie également en fonction de la température de réaction. L'idée de la présente inven- tion est donc de fixer les paramètres de travail qui per- mettent d'obtenir des productions élevées d'acétylène, avec de faibles valeurs de la demande spécifique en énergie. La figure 1 est un diagramme de courbes d'égale production et de courbes d'égales demandes spécifiques en énergie, pour deux valeurs de température de produit "gelé", les valeurs portées en coordonnées étant l'enthalpie spé- cifique du gaz et l'enthalpie spécifique du solide. Cette dernière est définie par la puissance d'entrée en kw par kg de carbone à l'heure. La figure 1 comporte des lignes de demande spécifique en énergie de 6,6 kwh/kg et Il kwh/kg et de productions d'acétylène de 10I et 60%, à des tempéra- tures de produit "gelé" de 1 400 eK et 1 800 0K. Les cour- bes montrent qu'une faible demande spécifique en énergie peut être obtenue même avec une production d'acétylène re- lativement faible à la température la plus basse. De même, une faible demande spécifique en énergie peut être obtenue même à la température de produit "gelé" élevée, si la pro- duction d'acétylène est élevée. Les enthalpies respecti- ves sont ajustées par régulation de la puissance électri- que, du débit de gaz et du débit de charbon. Les températures de produit "gelé" peuvent plus ou moins être réglées par action sur le temps de réaction. Elles ne sont passimplement un paramètre indépendant mais dépendent de la condition d'entrée des autres paramètres de travail. Elles dépendent aussi des caractéristiques physiques et chimiques des matières introduites et du dis- positif de réaction. Par exemple, des charbons de composi- tion différente ont un comportement temps-température dif- férent, dans des conditions d'entrée identiques d'autre part, car ils ont un comportement temps-composition de pro- duit différent. La température "gelé" maximale peut être aussi élevée que le dispositif le permet mais, pour mainte- nir des demandes spécifiques en énergie faibles avec des productions intéressantes, la température ne peut pas être très supérieure à 1 800 OK. Le procédé dans ces conditions se développe plus efficacement sous des pressions relativement basses, par exemple sous deux bars. Il est possible, à partir des considérations ci-dessus et à l'aide de la figure 1, de définir une en- veloppe pour la puissance et les débits de charbon et d' hydrogène, en termes d'enthalpies spécifiques de gaz et de solide. On considère que la moitié inférieure gauche de la limite de l'enveloppe est déterminée par la demande spéci- fique en énergie de 11 kwh/kg à 1 400 0K et la moitié supé- rieure droite par la production d'acétylène de 60% à 1 800 OK. Cette dernière limite est choisie parce que les produc- tions d'acétylène ne peuvent pas en pratique dépasser 60% en aucun cas. La limite est également fixée à l'enthalpie spécifique de gaz de 178 kw/Nm3/mn et à l'enthalpie spéci- fique de solide de 5,5 kwh/kg car elles sont trop éloignées des conditions de travail désirées de demande-spécifique en énergie minimale. Le résultat net est une enveloppe qui est définie par les lignes joignant les points de coordonnées x, y (35,7 - 5,5) (71,4 - 5,5) (178,5 - 3,3) (178,5 - 1,3) (71,4 - 1,1) (35,7 - 3,3), x étant l'enthalpie spécifique du gaz en kw/Nm3 de H2 par minute et y étant l'enthalpie spécifique du solide en kw/kg de carbone par heure. Il faut noter que les enthalpies spécifiques du gaz et du solide peuvent également être exprimées en K cal/g mole de gaz et K cal/g de carbone. Cette façon de les expri- mer peut être utile pour comprendre les besoins en énergie du processus lorsque l'entrée de chaleur est sous forme d' énergie thermique au lieu d'énergie électrique, On peut également noter que, dans une forme de réalisatior4ndustrielle de l'invention, l'hydrogène peut 4- tre récupéré dans le flux produit et recyclé dans le sys- tème. Par conséquent, l'hydrogène introduit peut contenir d'autres composants gazeux, par exemple oxyde de carbone, vapeur d'eau et hydrocarbures, qui peuvent avoir été engen- drés comme sous-produits dans le processus. Dans ce cas, 1' enthalpie spécifique du gaz, spécifiée plus haut, est basée sur le débit total de gaz y compris les impuretés. Suivant l'invention, la figure 1 permet donc de fixer le premier groupe de paramètres de travail dans cet- te description. Un modèle analytique a été proposé. Ce modèle comprend la thermochimie et la dynamique des fluides qui sont évidemment importantes dans les interactions comple- xes à l'intérieur du réacteur à haute température. I-1 com- porte en plus certaines contraintes et hypothèses néces- saires pour être compatible avec les résultats observés. La capacité de prévoir l'effet de modifications dans les va- riables indépendantes du processus sur les paramètres im- portants de sortie rend ce modèle intéressant pour diriger les expériences de perfectionnement du procédé, ainsi que pour extrapoler le réacteur pour des capacités plus gran- des, Dans la formulation du modèle, le réacteur à charbon et à arc est conçu de manière à @tre divisé en quatre zones, comme schématisé sur la figure 2o En raison des processus complexes de dynamique des fluides et ther- mochimiques qui se produisent dans le réacteur pendant son fonctionnement, il est nécessaire de déterminer seulement les processus qui ont un effet primordial sur la quantité d'acétylène produite, ce qui permet de simplifier le modèle à un format plus pratique. Pour cela, on fait les hypothè- ses plausibles ci-après, Dans la zone de dispersion de charbon, le phéno- mène le plus important est le mélange du charbon-hydrogène introduit avec le courant principal d'hydrogène. Dans ce modèle, on suppose que toutes les particules de charbon sont uniformément dispersées dans lhydrogène gazeux au mo- ment o le mélange pénètre dans la zone de l'arc. Dans la zone de l'arc, un arc tournant effectue un balayage à travers le mélange hydrogène-charbon. Comme l'arc suit le chemin de moindre résistance, il est raison- nable de penser que ce chemin est constitué par l'hydrogène gazeux plutôt que par une liaison à travers les particules de charbon. Autrement dit, cette supposition implique que la conductivité ionisée de l'hydrogène est beaucoup plus grande que la conductivité des particules de charbon. Par conséquent, lorsque le mélange charbon-hydrogène traverse la zone de l'arc, la puissance électrique introduite chauf- fe seulement l'hydrogène gazeux et non les particules de charbon. Les particules sont à leur tour chauffées par l'hy- drogène gazeux chauds- par conduction et convexion. Du fait du court temps de séjour dans la zone de l'arc, par rapport au temps de séjour dans la zone de réaction, et aussi en raison de l'inertie thermique des particules de charbon, il y a une forte probabilité pour.que les particules de charbon restent essentiellement à leur température d'entrée perdant que le gaz atteint sa haute température. Compte te- nu de ce qui précède, la plus grande probabilité est que, dans la zone de l'arc, l'hydrogène absorbe toute l'énergie introduite et atteint une haute température, qui est déter- minée à partir de considérations d'équilibre, alors que la température des particules de charbon restent inchangées. Dans la zone de réaction, l'hydrogène gazeux chaud chauffe les particules de charbon par conduction et convexion. Les particules subissent une pyrolyse et les éléments vola- tils produits par cette pyrolyse se mélangent et réagissent avec l'hydrogène. Les éléments volatilsainsi dégagés dans cette situation de chauffage rapide,sont composés de produits contenant essentiellement de l'hydrogène et du carbone et leur structure/iessemble aux divers groupes fonctionnels qui existent dans la matière carbonée d'origine. Au-dessus de 1 400 K, les hydrocarbures volatils tendent à se pyrolyser en acétylène et finalement en carbone et hydrogène, si la réaction n'est pas éteinte. On préfère l'hydrogène comme fluide de réaction en raison de sa conductivité thermique élevée, comparativement à la plupart des autres gaz, et de sa participation possible dans la réaction de formation de l'acétylène dont la molécule comprend de l'hydrogène. On sait également que l'hydrogène tend à retarder la dé- composition de l'acétylène par des mécanismes d'inhibi- tion de réaction et par dilution de la concentration de la molécule dans le gaz produit. Les calculs d'équilibre thermodynamique pour ce mélange gazeux réactif indiquent que la composition fina- le est composée essentiellement de carbone condensé et d'- hydrogène. Bien entendu, l'acétylène se forme par des phé- nomènes cinétiques transitoires complexes avant que ce mé- lange n'atteigne l'équilibre complet. La production globale d'acétylène dans le réac- teur à charbon à arc est essentiellement un processus con- tinu de formation et/de décomposition de l'acétylène, la vi- tesse de formation étant un peu supérieure à la vitesse de décomposition. Par suite, il existe toujours un temps op- timal de séjour pour lequel laproduction globale d'acéty- lène est maximale et le flux de produit doit être trempé ou éteint de manière à obtenir la production nette maximale d'acétylène pour la condition d'entrée donnée. En général, le milieu d'extinction peut être purementt iermique ou à la fois thermique et chimique, c'est-à-dire que des agents chimiques supplémentaires sont engendrés à partir du milieu d'extinction par absorption d'une partie de la chaleur sen- sible du flux de produit. Si l'extinction est purement ther- mique, la composition du milieu d'extinction est sans impor- tance; seule, sa capacité thermique pour réduire la tempé- rature est importante, à condition que la concentration ré- sultante d'acétylène ne soit pas trop basse pour une sépara- tion et une purification économiques de l'acétylène. Si 1' extinction est à la fois thermique et chimique, la composi- tion du milieu est bien entendu importante. Pour les essais sur modèle décrits ci-après, on admet que l'extinction est purement thermique et parfaite. Autrement dit, on suppose que la composition des produits chauds juste avant l'ex- tinction est "gelée" instantanément par l'extinction. Lorsque les particules de charbon sont chauffées par l'hydrogène chaud, elles se décomposent et engendrent des éléments volatils, par l'intermédiaire de voies ciné- tiques complexes. Les éléments volatils sont essentielle- ment des hydrocarbures qui sont instables aux températures élevées. De nouveaux composés sont constamment formés et décomposés lorsque la température des éléments volatils dans la zone de réaction diminue. Si on laissait la ré- action aller jusqu'à l'équilibre thermique, le charbon finirait par former du résidu, du carbone condensé, de la suie, de l'hydrogène et de petites quantités d'autres hy- drocarbures. Le but de la trempe ou extinction est d'empé- cher l'équilibre thermique aux températures élevées et de diminuer la température des produits de réaction sortant de la zone de réaction, d'une température qui favorise la production d'acétylène à une température beaucoup plus basse à laquelle l'acétylène est stable. Ainsi, la formation dtacétylène est, en réalité, un stade intermédiaire dans le processus de décomposition thermique. Bien que l'acétylène se forme à des températures favorables, le modèle et les essais font apparaître que la production d'acétylène atteint une valeur maximale pour un certain temps de séjour optimal. Pour des temps de séjour plus longs, la production diminue. Cette diminution résulte de la dégradation de l'acétylène en suie et hydrogène, qui a lieu en m4me temps que sa formation. Ce phénomène de dé- * gradation est parfois appelé pyrolyse de l'acétylène. La figure 3 est une courbe du pourcentage molaire d'acétylène, en fonction du temps. La quantité d'acétylène varie lorsqu'on modifie les paramètres de travail du proces- sus mais la forme de la courbe est générale. Le taux de con- centration d'acétylène atteint une valeur maximale en moins d'une milliseconde et reste élevé pendant au moins dix milli- secondes. Ensuite, la concentration et donc la production chutent rapidement. Après avoir décrit précédemment les avantages dl un fonctionnement avec des enthalpies de solide et de gaz déterminées, on établit un deuxième paramètre important du fonctionnement. La réaction de décomposition doit avoir lieu en 0,5 milliseconde environ et doit être terminée en moins de 10 millisecondes, pour obtenir la valeur maximale de concentration et de production. On a déjà indiqué que, lorsque les particules de charbon se réchauffent, elles tendent à se décomposer. On a vu également que la production d'acétylène est direc- tement liée à la teneur en éléments-volatils. Par consé- quent, il est nécessaire de réaliser la décomposition ma- ximale en un laps de temps de l'ordre de 0,5 milliseconde et en aucun cas supérieur à 10 millisecondes. L'hydrogène chauffé à l'arc est initialement por- té à des températures élevées mais se refroidit ensuite rapidement lorsqu'il chauffe les particules de charbon et réagit avec elles. D'autre parte les particules de char- bon sont chauffées jusqu'à ce qu'elles atteignent la tempé- rature du gaz. Lorsqu'on se trouve dans des conditions tel- les que les quantités de chaleur ou enthalpies du gaz et du charbon se situent à l'intérieur de l'enveloppe précédem- ment définie et illustrée par la figure 1, on peut détermi- ner que les particules inférieures à 40 microns atteignent la température du gaz en moins d'une millisecondes, tandis que les particules plus grosses se réchauffent plus lente- ment et produisent moins d'éléments volatils. La relation entre la production d'éléments volatils et la dimension des particules est illustrée par la figure 4. Ces courbes sont basées sur un échantillon de charbon particulier dans lequel la teneur en éléments volatils est de 40%, sur la base de l'analyse approchée ASTM. Un charbon ayant une teneur en éléments volatils de 18% ou davantage est considéré comme approprié à la transformation en acé- tylène. Une répartition granulométrique pondérale appro- priée est décrite dans les exemples suivants. Les résul- tats obtenus montrent que les particules de diamètre in- férieur à 33 microns fournissent presque le maximum de % de leur poids initial èt laissent 20% de leur poids sous forme de goudron résiduel. Les particules plus gros- ses fournissent progressivement moins d'éléments volatils, lorsque la dimension augmente. Lorsque les particules at- teignent environ 190 microns, elles produisent seulement des éléments volatils en correspondance de l'analyse ap- procbée du charbon, comme on le voit sur la figure 4. En particulier, il existe une corrélation parfaite entre 1' intervalle de temps nécessaire pour la production maxima- le d'acétylène et l'intervalle de temps disponible pour la production maximale d'éléments volatils, si la dimen- sion de particule du charbon est maintenue au-dessous de microns et de préférence au voisinage de 25 à 50 mi.- crons. Les valeurs obtenues lors des essais sont indi- quées dans les exemples ci-après. Les exemples l et 2 dé- finissent des conditions qui sont en dehors de l'enveloppe indiquée sur la figure 1. Dans les exemples 3 et 4, ces conditions sont à l'intérieur de l'enveloppe. Les résultats d'essai dans l'exemple 4 comprennent l'extinction. EXEMPLE 1 Un réacteur à arc électrique à courant continu, dans lequel on fait tourner l'arc à courant continu à raison de 1 000 à 3 000 tours par seconde, au moyen d'un cIhamp ma- gnétique extérieur engendré par les enroulements magnétiques qui entourent la zone de décharge de l'arc à l'extérieur du réacteur, est utilisé pour produire de l'acétylène à partir de charbon. Le réacteur, schématisé sur la figure 2, est ca- pable de fonctionner à des puissances d'entrée allant de 50 kw à 150 kw. La paroi du réacteur est constituée par un tube de cuivre qui est refroidi par circulation d'eau à grande vitesse dans l'intervalle annulaire compris entre le tube de cuivre et son enveloppe extérieure. Du charbon finement pulvérisé, dont la réparti- tion granulométrique est de 2% en poids dans la plage de 6 microns, 18% à 13 microns, 20% à 22,5 microns, 20% à 33 microns, 20% à 50 microns, 18% à81 microns, et 2% à 190 microns, est injecté à travers la zone de décharge d'arc, avec de l'hydrogène comme gaz porteur. Le charbon est un charbon bitumineux très volatil contenant 38% en poids de matières volatiles, sur la base de l'analyse approchée. Les analyses élémentaires du charbon sont les suivant en produit sec: 77,3% en poids de carbone, 5,1% d'hydro- gène, 8,4% d'oxygène, 1,4% d'azotes 1,8% de soufre et 6% de cendres. Le réacteur est utilisé sous une pression infé- rieure à l'agression atmosphérique, avec les conditions di entrée suivantes: puissance 148,8 kw, charbon 27,2 kg/h, et hydrogène 0,78 Nm3/mn. Les enthalpies spécifiques de so- lide et de gaz correspondantes sont respectivement de 5,5 kw/kg de charbon par heure et 193 kiw/Nm3 d'hydrogène par minute. On n'injecte pas de matière d'extinction active et le flux de produit est refroidi par la paroi du réac- teur refroidie à l'eau. Le temps de séjour total, à la fois dans la zone de réaction et dans la zone de refroidis- sement, est de 5 millisecondes environ. Il faut noter que, dans un réacteur de cette con- figuration, il n'y a pas une distinction nette entre la zore de réaction et la zone de refroidissement, puisque le refroi- dissement du flux de réaction commence dès que la réaction commence. Toutefois, on estime, par des calculs-d'échange de chaleur et des bilans d'énergie, que le réacteur a un ren- dement énergétique de l'ordre de 75%, c'est-à-dire que 75% de la puissance entrante est prise par les corps en réac- tion et le solde par l'eau de refroidissement du réacteur. Les enthalpies spécifiques "nettes" du solide et du gaz sont alors de 5,3 kw/kg de charbon par heure et 143 kw/Nm3 de gaz par minute et les conditions d'entrée se trouvent donc juste en dehors de l'enveloppe définie sur la figu- re l. Le flux sortant du réacteur, dans ces conditions d'entrée, contient 8,0% de C2H2 en volume et la production d'acétylène est de 17,5 kgpour100 kg de charbon intro- duit. La demande spécifique brute en énergie, sur la base de la puissance fournie aux électrodes, est de 31,2 kwh/kg C2H2. EXEMPLE 2 On utilise le même réacteur que dans l'exemple 1, avec une puissance de 60 kw, un débit de charbon de 28,3 kg/h et un débit de I2 de 0,84 Nm3/mn, Les enthalpies spé- cifiques brutes de solide et de gaz correspondantes sont de 2,1 kw/kg de charbon par heure et 71,4 kw/Nm3 de gaz par minute et les enthalpies spécifiques "nettes" de solide et de gaz, avec un rendement énergétique du réacteur de 75%, sont de 2,02 kw/kg de carbone par heure et de 53,5 kw/Nm3 de H2 par minute, respectivement. Ainsi, les conditions d' entrée se trouvent juste en dehors de la limite inférieure gauche de l'enveloppe définie sur la figure 1. Dans ces conditions d'entrée, la sortie du réac- teur est la suivante: 7,8% de C2 erolume, une production d'acétylène de 14,7 kg C2H2/100 kg de charbon introduit et une demande spécifique en énergie de 14,3 kwh/kg C2H2. EXEMPLE 3 On utilise le même réacteur que dans l'exemple 1, avec une puissance de 73,4 kw, 28,3 kg/h de charbon et 0,77 Nm3/mn de H2. Les enthalpies spécifiques brutes de solide et de gaz correspondantes sont de 2,57 kw/kg de charbon par heure et 95,3 kw/Nm3 de H2 par minute. Les enthalpies spé- cifiques "nettes" de solide et de gaz, avec un rendement é- nergétique du réacteur de 75%, sont de 2,48 kw/kg de car- bone par heure et 71,4 kw/Nm de H2 par minute. Les con- ditions d'entrée se trouvent donc à l'intérieur de l'en- veloppe définie sur la figure 1. Dans ces conditions, la sortie du réacteur est la suivante: concentration de l'acétylène de 9,1% en vo- lume, production d'acétylène de 23,6 kg C2H2/100 kg de charbon introduit, et une demande spécifique en énergie de Il kw/kg C2H2. EXEMPLE 4 On utilise le même réacteur que dans l'exemple 1, avec une puissance de 88,0 kw, 41,9 kg/h de charbon et 0,94 Nm /mn de H2. Dans cet exemples une fine pulvéri- sation d'eau est injectée 150 mm au-dessous de la zone de décharge d'arc, ce qui limite le temps total de réaction à 2 millisecondes. Les enthalpies spécifiques brutes de solide et de gaz correspondantes sont de 2,09 kw/kg de charbon par heure et 92,8 kw/Nm3 de H2 par minute. Le ren- dement énergétique "net" du réacteur est de 2,68 kw/kg de carbone par heure et 70,7 kw/Nm3 de H par minute. Les conditions d'entrée se trouwent donc à l'intérieur de 1' enveloppe définie sur la figure 10 Dans ces conditions, la sortie du réacteur est la suivante * concentration d'acétylène de 9,2% en volume, production d'acétylène de 20,3 kg C2H2/100 kg de charbon introduit, et une demande spécifique en énergie de 10,3 kwh/kg de C2H2. La figure 5 illustre l'effet d'une variation de puissance sur la demande spécifique en énergie, les débits d'introduction d'hydrogène et de charbon étant maintenus constants, dans les conditions optimales déterminées expé- rimentalement. Il est intéressant de noter que, bien que la puissance d'entrée varie de 50 à 150 kw, la puiss-nce d'entrée fixée expérimentalement à 75 kw donne la demande spécifique en énergie minimale théorique. Suivant le calcul surmodèle, pour un réacteur d'un rendement énergétique hy- pothétique de 100%, la demande spécifique en énergie mini- male calculée est légèrement au-dessous de 6,6 kwh/kg d'acé- tavec tylène et se produit/un temps de séjour de l'ordre de 0,5 millisecondes. Par conséquent, en résumé, le processus de décom- position du charbon dans de l'hydrogène à haute température, pour la production d'acétylène, s'avère très complexe. Trois paramètres de fonctionnement ont été décrits, pour améliorer la production d'acétylène afin de réduire l'énergie spécifi- que requise. Ces paramètres de fonctionnement, considérés seuls ou en combinaison, s'avèrent très efficaces, comme le montrent les calculs et les résultats expérimentaux. Lorsqu'on considère les conditions indiquées dans l'enveloppe de la figure 1, avec les points de demande spé- cifique en énergie minimale sur les courbes de la figure 5, et la répartition granulométrique illustrée par la figure 4, il est clair que le temps de séjour préféré est de 0,5 à millisecondes, avec une plage préférée de dimension de particules de 25 microns à 50 microns environ. Il est entendu que des modifications de détail peuvent être apportées dans la forme et la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention, sans sortir du cadre de cel- le-ci. REVENDICATIONS 1. Procédé de production d'acétylène à partir de charbon, par décomposition du charbon dans l'hydrogène, qui consiste à introduire les particules de charbon et d'hydrogène à un débit réglé prédéterminé dans une zone de réaction et à chauffer le charbon et l'hydrogène, caractérisé en ce que l'opération est effectuée de façon à ce que la réaction de décomposition s'effectue dans des conditions inscrites dans l'enveloppe d'une courbe définie par les coordonnées x, y (35,7; 5,5)(71,4; 5,5) (178, 5; 3,3) (178,5; 1,3) (71,4; 1,1) (35,7; 3,3)i x étant l'enthal- pie spécifique du gaz en kw/Nm3 de H2 par minute et y étant l'enthalpie spécifique du solide en kw/kg de carbone par heure, afin de produire de l'acétylène; et à extraire l'acé- tylène de la zone de réaction, pour l'empêcher de se décom- poser. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les particules de charbon introduites ont un dia- mètre maximal de 190 microns. 3. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les particules de charbon ont de préférence une dimen- sion de 25 à 50 microns et en ce que le temps de séjour du charbon et de ses produits de décomposition dans la zone de réaction est de préférence de 0,5 à 5 millisecondes. 4. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les particules solides sont du charbon ayant une teneur en matières volatiles, d'au moins 18%, à l'analyse approchée ASTM. 5. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la source de chaleur est un réacteur à arc électrique. 6. Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caracté- risé en ce que le temps de séjour du charbon et de ses produits de décomposition dans la zone de réaction est in- férieur à 10 millisecondes. 7. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la matière solide est une ma- tière carbonée et en ce que le gaz est un gaz contenant de l'hydrogène.