exposé fluidisation fssm 17 & 18.02.2005

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INTRODUCTION GENERALE".Fluidization has acquired one of the characteristics of Shakespearean criticism: the volume of literature is such that it cannot be read in a lifetime." Davidson and Harrison Most of this literature originates from laboratory research and deals with the science and technology of fundamental concepts. And yet, the design of industrial fluidized beds remains largely an art.

LITS FLUIDISES : APERU HISTORIQUE- ds le XVe sicle - et peut-tre avant - purification des minerais - Au XIXe sicle, purification de l'eau sale des villes travers une couche de sable - 1er brevet sur la fluidisation, au sens moderne du terme, 1910 par Phillips et Bulteel (Angleterre) : contact gaz- catalyseur finement pulvris - 1re application industrielle de la fluidisation 1922, par Winkler (gaz l'eau (brevet allemand amlior par BASF) - 1re grande application de la fluidisation : Etats-Unis, en 1940 craquage d'hydrocarbures en phase gazeuse - Difficults dans le craquage catalytique en lit fluidis : rsolue par ESSO, avec Kellog et la Standard Oil Company of Indiana (systmes de captation des fines, diminution rosion, catalyseurs modifis (attrition) - mise au point instrumentation

LITS FLUIDISES : APERU HISTORIQUE 1er grand racteur (1942) raffinerie de Baton Rouge de la Standard Oil Development Company, SOD Model I, traitait dj 2 000 t/j. 2 annes seulement pour passer du pilote lindustriel fines, ESSO systme avec descente du catalyseur par gravit, par ESSO (SOD Model II)- Pb des fines - units traitant jusqu' 12 000 t/j (production krosne) Le principe de la circulation continue de catalyseurs solides s'tendit d'autres applications dans le domaine ptrochimique : la cokfaction, l'hydrotraitement. Lits fluidiss : une des grandes technologies de la ptrochimie. L'industrie chimique a, la premire, tir parti de la technologie des ractions catalytiques exigeant une grande prcision de T

LITS FLUIDISES : APERU HISTORIQUE Ds 1944, Dorr Oliver prenait une licence en dehors du domaine ptrolier. Sa grande russite : grillage pyrites (systme dit FluoSolid, le solide n'tait pas un catalyseur mais une des matires 1res de la raction. En 1952, 1er four pyrites Dorr Oliver pour obtenir SO2, point de dpart de l'acide sulfurique. BASF, poursuit la technologie des gazognes Winkler, construisit, ds 1950, un four de grillage de 50 t/j de pyrites. en 1952 : Sumitomo, au Japon construisait un four de calcination semblable au FluoSolid de Dorr Oliver (gaz sulfureux concentr). A travers le monde, des lits fluidiss, entre 1950 et 1960, envahirent l'industrie de lH2SO4 remplaant les fours multisoles et les fours tournants. Cette suprmatie s'tendit au grillage de nombreux minerais mtallurgiques.

Dorr Oliver : schage et calcination de la chaux et de la dolomie en lit fluidis 50 t/j Le schage de la dolomie s'avra particulirement facile et ouvrit la voie de tous les schages particulaires en lit fluidis, voie qui fut

Particules se comportent comme des particules isoles (Nu ~ 2) on peut calculer un coefficient de transfert de chaleur rapport la surface externe de la particule ~ 880 kcal/m. h .C 1 m3 de catalyseur de cracking de 60 m surface totale env. 45.000 m

AVANTAGES DES LITS FLUIDISES - La fluidit du lit permet de mener les oprations en continu, de manire ventuellement automatique. - Faibles gradients de temprature - Rcupration catalyseur (possibilits de transvasement, soutirages, etc.)

- Dangers dexplosion rduits (donc dilution plus faible, do meilleurs rendements)- Possibilits de transport du solide entre racteurs

AVANTAGES DES LITS FLUIDISES Le bon mlangeage des particules solides rend le racteur parfaitement isotherme. Il est particulirement bien adapt pour de grandes installations industrielles. Les transferts de chaleur et de matire sont rapides, compars aux autres modes de contact. Le transfert de chaleur entre le lit et un objet immerg est rapide. Les changeurs de chaleur peuvent tre rduits en taille.

INCONVENIENTS DES LITS FLUIDISES Appareillage en gnral trs complexe Transferts de matires rapides do rendements peu levs Bon mlangeage des solides do des temps de sjour ingaux Des particules sont entranes, et donc perdues

Abrasion de la tuyauterie et des quipements Manque de modles mathmatiques Attrition des solides difficult de lextrapolation Suivant les besoins et les circonstances, chacun des avantages et inconvnients peut se rvler dcisif, rdhibitoire, ou anodin.

Description gnrale- Limites de la fluidisation -Aux faibles vitesses -Aux trs grandes vitesses 1 2% vol tot -Aux vitesses intermdiaires - Explication sommaire - Divers aspects

Paramtres caractristiquesLe grain solide Masse volumique Grosseur Forme Proprits dun ensemble de grains porosit dune couche

Lit fluidis

LETAT FLUIDIS : DES ASPECTS MULTIPLES

- coulement dun fluide travers un milieu poreux - Phnomnes de bullage - change de chaleur dans un lit fluidis - Technologie des lits fluidiss industriels