Gasfluidisatie

Gasfluidisatie is een proces waarbij vaste deeltjes in een bed door een gasstroom van onderaf worden opgeheven en gemengd, waardoor het bed zich gedraagt als een vloeistof. Bij een voldoende hoge oppervlakkige gas­snelheid ontstaat fluidisatie, wat leidt tot betere warmte- en massatransfer tussen gas en vaste fase en tot een homogener mengsel van deeltjes.

Tijdens het opbouwen van fluidisatie doorloopt het systeem verschillende regimes. Bij lage snelheden is het bed vast; bij de minimum fluidization velocity begint het bed te fluidiseren. Met hogere snelheden ontstaan bubbling fluidized beds, waarin gasbellen door het bed opstijgen; verder kan turbulent fluidisatie optreden en bij nog hogere snelheden kan een circulating fluidized bed ontstaan waarin deeltjes continu in een kringstroom worden verplaatst.

Hydrodynamica van fluidisatie wordt beïnvloed door de deeltjesgrootte, -vorm, vochtigheid en samenstelling. Een veelgebruikte indeling van deeltjes is Geldart-classificatie (A, B, C, D), die in grote lijnen aangeeft hoe deeltjes zich gedragen bij fluidisatie. Belangrijke parameters zijn onder andere de porositeit, het drukverlies over het bed en deeltjesuitval (entrainment) aan de bovenkant. Het bed kan ook beschadigen door erosie of slijtage, vooral bij fijnere deeltjes en bij hoge temperaturen.

Toepassingen omvatten onder meer fluidgebouwde reactoren voor chemische omzettingen, droog- en coaterprocessen, warmtewisselaars en verbranding of gasificatie van vaste brandstoffen. Voordelen zijn onder andere hoge warmte- en massa-transfer, goede menging, en de mogelijkheid om heterogene reacties efficiënt te laten verlopen. Nadelen zijn onder meer complexiteit bij schaalvergroting, erosie en verplaatsing van deeltjes, en de benodigde uitstekende solid-gas-scheiding.