Les lits de solides fluidisés sont exploités industriellement depuis les années 1920 avec le procédé Winkler de gazéification du charbon.
Aujourd'hui les systèmes à lit fluidisé sont largement exploités pour des réactions catalysées, la production de polyoléfines (polyéthylène, polypropylène), ainsi que pour le séchage et la granulation des poudres.
Les lits fluidisés offrent les avantages suivants:

• grande efficacité du transfert thermique
• permet de manipuler un solide aussi facilement qu'un liquide
• permet de traiter une large distribution de taille des particules

La fluidisation des solides

Un lit de particules solides devient fluide lorsque la force exercée par un flux gazeux ascendant devient égale à la force de gravité (leur poids). La force exercée par le gaz est due aux frottements provoqués par l'écoulement à travers le lit de particules; ceux ci dépendent de la géométrie des grains.
La résistance à l'écoulement du gaz est mesurée par la différence de pression du gaz entre l'entrée et la sortie du lit de particules; c'est la perte de charge du lit. Son évolution est étroitement liée à la hauteur apparente du lit de particules. On observe que:

• pour les vitesses de gaz faibles, la perte de charge croît avec la vitesse et la hauteur du lit est constante; le gaz traverse un lit fixe.
• à partir d'une certaine vitesse du gaz, la perte de charge reste constante tandis que la hauteur du lit augmente; c'est la vitesse minimum de fluidisation; le lit de particules s'expanse; chaque particule est entourée d'une masse gazeuse importante; les échanges entre le gaz et le solide sont optimum.
• au delà de la vitesse minimum de fluidisation, le gaz peut traverser le lit en formant de grosses bulles; le lit est bouillonnant; il cesse de s'expanser, et le gaz formant des bulles traverse le lit en participant peu aux échanges avec le solide; cette situation est à éviter.
• pour des vitesses de gaz encore plus élevées, les particules sont entrainées par le gaz

Aptitude à la fluidisation

Pour pouvoir être transporté en phase dense, le produit doit pouvoir être fluidisé. Cette aptitude peut être estimée à partir de sa granulométrie et sa densité.

Classification selon Geldart

Derek Geldart chercheur de l'université de Bradford (Royaume Uni) publia au début des années 1970 un graphique permettant de prédire l'aptitude à la fluidisation des pulvérulents selon la taille des particules et leur densité.

Geldart défini quatre groupes A, B, C et D:

• A: poudres à granulométrie fine et faible densité, aisément fluidisables avec une bonne retenue de l´air.
• B: granulométrie et densité moyennes, fluidisables mais avec une mauvaise retenue de l´air. Peuvent former des bulles de gaz de taille importante en régime de fluidisation
• C: poudres fines à densité élevée, cohésives, difficilement fluidisables et avec une mauvaise retenue de l´air. Tendent à favoriser un "renardage" du gaz qui court-circuite le lit de particules.
• D: granulométrie grosse et densité élevée, non fluidisable, sans retenue d´air.

Vitesse minimum de fluidisation

Elle dépend de:

• diamètre et forme des particules de solide
• masse volumique du solide
• masse volumique et viscosité du gaz

Pour les particules sphériques, la méthode proposée en 1966 par Wen et Yu pour calculer la vitesse minimum de fluidisation est souvent citée.

C. Y. Wen, Y. H. Yu, A generalized method for predicting the minimum fluidization velocity, AIChE J. Volume12, Issue3 May 1966 Pages 610-612