Fluidizálás

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából

A fluidizálás, vagy fluidizáció, (ritkán magyarítva megfolyósítás) (angolul fluidization, vagy fluidisation, németül Wirbelschicht, szószerint örvény-réteg) a vegyiparnak egyik egyre fontosabbá váló művelete, (lásd vegyipari műveletek), ami egy szilárd, pulverizált, vagyis porrá tört anyagnak egy forrásban levő folyadékhoz hasonló állapotba tételét illetve homogén diszperzió alakjában való tartását jelenti egy folyékony (angolul fluid, vagyis gáz, illetve folyadék halmazállapotú) anyag alulról való bevezetésével (befúvatással, vagy befecskendezéssel) végzett kavarásával.

A művelet, ami technikának is nevezhető arra szolgál, hogy egy szilárd halmazállapotú reagenset közeli kontaktusba hozhassunk egy folyékony reagenssel, vagy két folyékony reagens közötti katalizátorral elősegített kémiai reakciót szemcsézett katalizátorral fluidizált állapotban meggyorsíthassuk.[1] Fluidizálás azonban használható nemcsak kémiai de fizikai célokra is, például nedves szemcsés anyag szárítására is, valamint szemcsés anyag folyamatos, csőrendszerbeni szállítására is.

A művelet katalizátoros alkalmazási területén a fluidizált katalizátor ágy kifejezés is használatos, ami egy szemcsézett, vagy porból álló katalizátor ágy lebegtetett állapotban való tartására hivatkozik. A fluidizáló közeg bevezetésével először az ágy pórusain haladva nem mozgatja meg az ágyat, de az áramlási sebesség növelésével az mozgásba jön és fluidizált állapot beállásához vezet ami térfogatsűrűség csökkenésével jár. Ebben az állapotban a keverék folyadékként viselkedik, benne a nagyobb fajsúlyú anyagok sülyednek, az alacsonyabb fajsúlyúak lebegnek. Az áramlási sebesség további növelésével a szemcsés anyag egy részét a fluidizáló közeg magávalragadja és azzal a fluidizáló készülékből eltávozik. Ez ciklonos elválasztással visszanyerhető.

Története[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A fluidizáció feltalálását Fritz Winklernek tulajdonítják aki egy koksz szemcséket tartalmazó tégelybe alulról gáznemű égéstermékeket fúvatott be, és a részecskék lebegtetését észlelte, a körülményekről méréseket hajtott végre, az eljárást szabadalmaztatta és iparban használható méretű szénelgázosító fluidizáló berendezést tervezett és épített.

Az elv elgázosítás helyett elégetésre való használata Douglas Elliot ötlete volt Nagybritanniában, amit a 60-as években a Central Electricity Generation Laboratory fejlesztett ki. Később az Egyesült Államok és a Kínai Népköztársaság is épített fluidizált betáplálást használó erőműveket. Fluidizálás biomassza (rizshánt) erőmű tözelőanyagos használatra először 1982-ben került sor Indiában. Circulating fluidized bed (vagyis visszacirkulált fluidágyas) technológiát Warren Lewis és Edwin Gilliland használta először a Massachusetts Institute of Technology (MIT) intézetében 1938ban ami azóta széles körben elterjedt. Fluidizálásnak azóta egyéb alkalmazási területeket is találtak; Magyarországon munka ezen a téren 1950-ben kezdődött.

A fluidizált ágy tulajdonságai[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Fluidizáló berendezés formái[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Fluidizált állapot[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Homogén[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Inhomogén[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Alkalmazási területek[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Fluidizálás nemcsak egy vegyiparban használt művelet, hanem hasznos laboratóriumi eljárás is.

A fluidizálás alkalmazásának egyik példája szintézisgáz előállítása biomasszából [2], egy másik az alul ábrázolt német példa annak erőmű alkalmazása.

Két toronyból álló rendszert használ a petrolkémiában alkalmazott Fluid Catalitic Cracking (FCC) process, vagyis Fluid katalitikus krakkolás (vagy fluidizált ágyas katalitikus krakkolás) folyamata, ami a katalitikus krakkolás mozdulatlan ágyas változatánál sokkal hatásosabb. Az egyik torony a krakkolási folyamatra szolgál, a másik a szemcsés katalizátor regenerálására. Ciklonos elválasztással távolítják el folyamatosan a használt katalizátort a krakkoló torony tetejéről távozó áramból, amit a regeneráló toronyba táplálnak be, a regenerált katalizátort pedig a regeneráló torony tetejéről távozó áramból ugyancsak ciklonos elválasztása után a krakkoló toronyba.

Elmélete[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Matematikai kezelése az Internetből[3]

Lásd még[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Források[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  1. Az intim keverés hasznos hatását a kémiai reakció részletes lefolyását tárgyaló kémiai reakciókinetika tárgyalja: a turbulencia lecsökkenti a katalizátorfelületi határréteg vastagságát, ezzel lecsökkentve azt a távolságot amelyen a reagáló anyagok csak lassú diffúziós folyamattal juthatnak a katalizátor felületére, és ahonnan a reakciótermékek csak ilyen lassú folyamattal hagyhatják el a katalizátor felületét
  2. Marianna (Veszprémi egyetem Vegyipari Muveleti Tanszék), Szépvölgyi; Kotsis Levente, Marosvölgyi Béla (Ez utóbbi: Nyugat-Magyarországi Egyetem Energetikai Tanszék): Biomassza alapú pirolízis gázok katalitikus bontása (pdf), 2003. (Hozzáférés: 2009. november 27.)
  3. http://vm2.vemt.bme.hu/praktikum/Prakt_fluidizacio.pdf
Egy fluidizáló torony ábrája.
A legrégebbi Lüneni Lippewerk erőműnél használt cirkulációs fluidizáló berendezés