Sciences et Technologies des Poudres

Lorsque qu'une couche de particules est fluidisée par un gaz, elle adopte des propriétés particulières qui la rendent attractive à plus d'un titre pour certaines applications industrielles. Les particules fluidisées se comportent comme un liquide, et par conséquent, certaines des lois et des propriétés des liquides sont applicables et conférées au lit fluidisé. Par exemple, si une quantité de particules réagissant exothermiquement avec le gaz, est injectée dans le lit fluidisé, la chaleur dégagée par la réaction sera dispersée avec rapidité et efficacité à toutes les particules présentes dans la couche fluidisée. Ainsi, les particules non réactives agissent comme un ballast thermique qui encaissent la chaleur dégagée par les quelques particules réactives et il est alors possible de réaliser des réactions chimiques à une température quasiment constante et homogène, en évitant des points chauds et ce qu'on appelle l'emballement thermique, tous deux préjudiciables à la bonne marche du réacteur ou qui pourraient provoquer des agglomérats de particules non souhaités.

Si le lit fluidisé se comporte comme un liquide, il est aussi plus facile d'alimenter ou d'évacuer les particules dans et hors du réacteur, et il devient intéressant notamment de diminuer le nombre de points d'alimentation et d'évacuation, qui sont une source de coûts dans une opération industrielle mettant en oeuvre des solides divisés. Le mélange de solides nouvellement alimentés dans le lit de particules est également rapide et aisé. L'extrapolation d'un lit fluidisé à de grande taille de réacteur est maintenant relativement bien maîtrisée, ce qui rend la fluidisation attractive pour des applications dont le seuil de rentabilité exige des unités de grande taille.

Certains font remonter l'utilisation de la fluidisation à des temps immémoriaux, mais on reconnaît généralement comme première application de la fluidisation, celle développée autour de la gazéification du charbon (procédé Winkler). Le développement de cette application a précédé de peu l'application au craquage catalytique du pétrole qui, lui, a vu un développement rapide et important dès les années 1940. Le séchage de toutes sortes de particules, comme les céréales, est sans doute l'application la plus répandue en termes de nombre de réacteurs dans le monde. De nombreuses synthèses chimiques sont réalisées en lit fluidisé, tandis qu'une partie importante de la production d'énergie (électricité et thermique) est réalisée par combustion de charbons, déchets, combustibles atypiques en chaudières ou foyers à lit fluidisé.