La fluidisation est un processus dans lequel un gaz ou un liquide est soufflé vers le haut et uniformément à travers un lit de particules solides avec une force suffisante pour faire monter les particules et se déplacer à l’intérieur de leur conteneur. Les particules se mélangent bien entre elles et avec le liquide ou le gaz. Ce mélange fournit un excellent milieu pour le transfert de chaleur ou le transfert de masse du gaz ou du liquide aux solides et vice versa. C’est pourquoi les lits fluidisés sont utilisés dans une variété d’applications industrielles, y compris la fabrication de polymères, le raffinage du pétrole, la combustion et d’autres processus impliquant des opérations physiques, chimiques et biologiques. La plupart des applications utilisent du gaz, plutôt que du liquide, comme substance fluidifiante.
Le flux de gaz en fluidisation exerce une force ascendante sur le lit. A très faible vitesse, cette force est trop faible pour déplacer les particules. Au fur et à mesure que la vitesse augmente, un point est atteint où la force ascendante est juste supérieure à la force descendante de la gravité agissant sur le lit. C’est le début de la fluidisation.
Les particules commencent à se séparer les unes des autres et à vibrer. Si la vitesse du gaz continue d’augmenter, les particules s’écarteront les unes des autres et se déplaceront plus vigoureusement. Des vitesses très élevées enverront les particules tourbillonner sauvagement autour du conteneur. Ainsi, la fluidisation peut être affinée pour fournir une gamme de conditions de lit allant de lisse à turbulent.
Un lit fluidisé au gaz se comporte en fait comme un liquide. Imaginez qu’un petit objet lourd tombe dans un conteneur contenant un lit fluidisé au gaz. L’objet va couler au fond du conteneur. Le même objet déposé sur un lit fixe ou non fluidisé reposera simplement là où il atterrira sur la surface solide.
Le comportement fluide du lit est important d’un point de vue technique. Le mélange gaz-solide peut être transporté comme un fluide ; par exemple, il peut être acheminé d’un endroit à l’autre. De plus, le mouvement du lit peut être décrit et prédit à l’aide d’équations mathématiques issues de l’hydrodynamique, l’étude du mouvement des fluides.
Certains processus de fluidisation ciblent spécifiquement les particules solides et les modifient pour atteindre un produit final ou un objectif particulier. Les particules peuvent être séchées, grillées, brûlées ou autrement modifiées physiquement, chimiquement ou biologiquement pendant qu’elles sont fluidisées. Dans d’autres cas, les particules servent de catalyseur, ce qui signifie qu’elles aident les réactions à avoir lieu mais ne sont pas réellement modifiées par les réactions ou une partie des produits finaux. Les procédés catalytiques fluidisés sont couramment utilisés dans le traitement du pétrole, par exemple pour produire de l’essence à partir du pétrole.