Vad är fluidisering?

Fluidisering är en process där en gas eller vätska blåser uppåt och jämnt genom en bädd av fasta partiklar med tillräcklig kraft för att få partiklarna att stiga upp och flytta runt inuti sin behållare. Partiklarna blir väl blandade med varandra och med vätskan eller gasen. Denna blandning ger ett utmärkt medium för överföring av värme eller överföring av massa från gasen eller vätskan till de fasta ämnena och vice versa. Det är därför fluidiserade bäddar används i en mängd olika industriella tillämpningar, inklusive polymertillverkning, petroleumraffinering, förbränning och andra processer som involverar fysiska, kemiska och biologiska operationer. De flesta tillämpningar använder gas, snarare än vätska, som fluidiserande ämne.

Gasflödet vid fluidisering utövar en uppåtriktad kraft på bädden. Vid en mycket låg hastighet är denna kraft för svag för att flytta partiklarna. När hastigheten ökas nås en punkt där den uppåtriktade kraften är precis större än den nedåtriktade tyngdkraften som verkar på bädden. Detta är början av fluidisering.

Partiklarna börjar separera från varandra och vibrera. Om gashastigheten fortsätter att öka kommer partiklarna att spridas längre ifrån varandra och röra sig kraftigare. Mycket höga hastigheter kommer att få partiklarna att virvla vilt runt behållaren. Sålunda kan fluidisering finjusteras för att tillhandahålla en rad bäddförhållanden från jämna till turbulenta.

En gasfluidiserad bädd beter sig faktiskt som en vätska. Föreställ dig att ett litet tungt föremål tappas i en behållare som innehåller en gasfluidiserad bädd. Objektet kommer att sjunka till botten av behållaren. Samma föremål som tappas på en fast, eller icke-fluidiserad, bädd kommer helt enkelt att ligga där det landar ovanpå den fasta ytan.

Det vätskeliknande beteendet hos bädden är viktigt ur teknisk synvinkel. Den gas-fasta blandningen kan transporteras som en vätska; den kan till exempel dras från plats till plats. Dessutom kan bäddrörelsen beskrivas och förutsägas med hjälp av matematiska ekvationer från hydrodynamik, studiet av vätskerörelse.

Vissa fluidiseringsprocesser riktar sig specifikt mot de fasta partiklarna och ändrar dem för att uppnå en viss slutprodukt eller ett visst syfte. Partiklarna kan torkas, rostas, förbrännas eller på annat sätt fysiskt, kemiskt eller biologiskt förändras medan de fluidiseras. I andra fall tjänar partiklarna som en katalysator, vilket innebär att de hjälper reaktioner att äga rum men förändras faktiskt inte av reaktionerna eller en del av slutprodukterna. Fluidiserade katalytiska processer används vanligtvis i petroleumbearbetning, till exempel för att producera bensin från olja.