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Chapitre 5
• le coefficient de transfert de chaleur entre la suspension et les tubes échangeurs est très élevé (entre 200 et 600 W.m^.K"1) et permet de chauffer ou de refroidir
le lit fluidisé de manière efficace ;
•
le fonctionnement en mode discontinu ou continu ;
•
la facilité de manutention comme la vidange ou le nettoyage des lits fluidisés.
3.12. Inconvénients
Parmi les principaux inconvénients des lits fluidisés, on peut citer :
• la difficulté de traiter en lit fluidisé des solides n’ayant pas de bonnes propriétés de coulabilité ou qui présentent une tendance à l’agglomération ;
• l’attrition des particules par un frottement permanent entre elles, qui cause une
diminution progressive de la taille des particules, d’une part, et la formation de fines
particules susceptibles d’être entraînées dans le courant gazeux, d’autre part. Mais il y
a aussi les risques industriels comme le risque d’explosion liée à la manipulation de
particules très fines ;
• l’efficacité de contact entre le gaz et le solide dans un lit bouillonnant est limitée par la présence de bulles qui contiennent très peu de particules. Ainsi le transfert
de matière entre les bulles et la suspension devient souvent une étape limitante dans
les procédés de transformation comme les réactions catalytiques, où le lit fluidisé est
employé en tant que réacteur chimique.
3.2. Lits fluidisés bouillonnants et turbulents
Le régime de fluidisation bouillonnante est le plus courant dans l’industrie chimique. Comme nous l’avons vu dans le paragraphe 1.3.2, le régime bouillonnant apparaît juste après la vitesse minimale de fluidisation, Umin, et couvre une large plage de
vitesses. À des vitesses importantes mais inférieures à la vitesse limite de chute des
particules, ulim, la fluidisation est dite turbulente. Pour les applications industrielles, il
est souvent plus rentable de faire fonctionner les procédés de fluidisation à des vitesses élevées, malgré une réduction d’efficacité de l’opération comme la diminution du
taux de conversion pour une réaction chimique.
3.2.1. Description générale d'une installation
Le bon fonctionnement du lit fluidisé dépend de plusieurs facteurs comme la
distribution uniforme du fluide sur la section du lit fluidisé, l’échange de matière entre
les bulles et la suspension, le transfert de chaleur vers le lit fluidisé, ou la récupération
des particules entraînées par le fluide et leur réintroduction dans le lit.
La figure 5.6 montre la configuration générale d’un lit fluidisé et ses périphériques les plus courants qui peuvent être présents ou pas en fonction de l’application
industrielle. Dans la plupart des cas, une installation industrielle de fluidisation comporte :
• une enveloppe de fluidisation, généralement de forme cylindrique et verticale,
qui contient le lit fluidisé. Cette enveloppe peut contenir un échangeur de chaleur ;
Chapitre 5
• le coefficient de transfert de chaleur entre la suspension et les tubes échangeurs est très élevé (entre 200 et 600 W.m^.K"1) et permet de chauffer ou de refroidir
le lit fluidisé de manière efficace ;
•
le fonctionnement en mode discontinu ou continu ;
•
la facilité de manutention comme la vidange ou le nettoyage des lits fluidisés.
3.12. Inconvénients
Parmi les principaux inconvénients des lits fluidisés, on peut citer :
• la difficulté de traiter en lit fluidisé des solides n’ayant pas de bonnes propriétés de coulabilité ou qui présentent une tendance à l’agglomération ;
• l’attrition des particules par un frottement permanent entre elles, qui cause une
diminution progressive de la taille des particules, d’une part, et la formation de fines
particules susceptibles d’être entraînées dans le courant gazeux, d’autre part. Mais il y
a aussi les risques industriels comme le risque d’explosion liée à la manipulation de
particules très fines ;
• l’efficacité de contact entre le gaz et le solide dans un lit bouillonnant est limitée par la présence de bulles qui contiennent très peu de particules. Ainsi le transfert
de matière entre les bulles et la suspension devient souvent une étape limitante dans
les procédés de transformation comme les réactions catalytiques, où le lit fluidisé est
employé en tant que réacteur chimique.
3.2. Lits fluidisés bouillonnants et turbulents
Le régime de fluidisation bouillonnante est le plus courant dans l’industrie chimique. Comme nous l’avons vu dans le paragraphe 1.3.2, le régime bouillonnant apparaît juste après la vitesse minimale de fluidisation, Umin, et couvre une large plage de
vitesses. À des vitesses importantes mais inférieures à la vitesse limite de chute des
particules, ulim, la fluidisation est dite turbulente. Pour les applications industrielles, il
est souvent plus rentable de faire fonctionner les procédés de fluidisation à des vitesses élevées, malgré une réduction d’efficacité de l’opération comme la diminution du
taux de conversion pour une réaction chimique.
3.2.1. Description générale d'une installation
Le bon fonctionnement du lit fluidisé dépend de plusieurs facteurs comme la
distribution uniforme du fluide sur la section du lit fluidisé, l’échange de matière entre
les bulles et la suspension, le transfert de chaleur vers le lit fluidisé, ou la récupération
des particules entraînées par le fluide et leur réintroduction dans le lit.
La figure 5.6 montre la configuration générale d’un lit fluidisé et ses périphériques les plus courants qui peuvent être présents ou pas en fonction de l’application
industrielle. Dans la plupart des cas, une installation industrielle de fluidisation comporte :
• une enveloppe de fluidisation, généralement de forme cylindrique et verticale,
qui contient le lit fluidisé. Cette enveloppe peut contenir un échangeur de chaleur ;