1.1细粉颗粒的应用

粉末在工业上被广泛的运用，例如颜料，油漆，水泥，医药，化工和材料等。如今，在化工领域，一半的产品都是粉末形式，并且至少三分之一的原料也是颗粒状的。估计化工领域每年600亿美金的销售额是和粉末技术相关，因此粉末技术的重要性不可言喻。

对于粉末中的单个颗粒来说，粒径是其基本的性质之一，通常关于粉末粒径的分类没有达成共识。根据工业上广泛的应用，一般平均粒径低于 100 μm 的颗粒被称为细粉颗粒，平均粒径低于 30 μm 的颗粒通常称为超细粉颗粒。由于其粒径很小，细粉和超细粉颗粒通常拥有以下特殊的性质：1）大量的不连续表面；2）极大的表面积对表面现象如脱附，反应活性等有重要意义；3）颗粒晶体结构缺陷的增多可以显著增大反应活性。所以越细的粉末包含更多的单个颗粒因此有更多的不连续表面。由于这些特殊的性质，细粉颗粒在现代工业中越来越受重视。例如，细粉颗粒气凝胶或金属负载超细粉颗粒，它们都拥有极高的比表面积和多孔性，通常被用作各种反应的催化剂，如费托合成工艺，甲醇合成，乙烯或丙烯的聚合反应，加氢脱硫和加氢脱氮过程等。

1.2流态化现象

固体流态化现象是一种由于流体向上流过固体颗粒堆积的床层使固体颗粒具有一般流体性质的现象。由于重力作用，颗粒堆积于流化床底部，形成一个颗粒床层。若从流化床底部通入流体，则流体会经过床层中颗粒之间的孔隙向上流过颗粒床层，发生流化现象。当流体的流量很小时，固体颗粒不因流体的经过而移动，这种状态被称为固定床。随着流体流量增加，流体流过固定床层的阻力不断增加，将导致床层压降不断增加，直到床层压降等于单位床层截面积上的固体质量。由于流体流动带给颗粒的曳力可以平衡颗粒重力，使颗粒悬浮，当颗粒开始进入流化状态时，称之为临界流化速度，对应的流体速度称为起始流态化速度或最小流化速度。颗粒床层处在起始流态化时的床层孔隙率称为起始流化空隙率，增加流速会使流化床的空隙率增加，称之为流化床的膨胀。

1.3 Geldart颗粒分类法

气固流化床中颗粒的粒度以及颗粒的表观密度与气体密度之差对流化特性有显著影响。根据不同的颗粒粒度以及气、固密度差，Geldart将颗粒分为A、B、C、D四大类，如图1所示。A类颗粒称为细颗粒或可充气颗粒，其粒度与表观密度较小，有着良好的流化特性。B类颗粒称为粗颗粒或鼓泡颗粒，其粒度及表观密度较大。当气速一旦超过起始流化速度，颗粒将立即进入鼓泡流化，流化性能次于A颗粒。D类颗粒属于过粗颗粒或者是喷动用颗粒，粒径最大，其流化时易产生大气泡或者节涌，使得操作不稳定。C类颗粒属于黏性颗粒或者超细颗粒，粒径很小，颗粒间作用力相对大，极易导致颗粒团聚，从而产生沟流，很难流化，传统上认为这类颗粒不适用于流化操作。

图1 Geldart颗粒分类法

1.4二元混合颗粒流态化

在流态化技术的实际应用中，常涉及到单一组分及不同颗粒密度、粒度与形状的二组分混合颗粒的流化问题。而最小流化速度不仅可定量地反映悬浮颗粒所需曳力大小，而且可作为高速流化床流化强度的参考，因此，双组分混合颗粒流化特性一直是关注的焦点。许多研究者都曾对双组分混合颗粒的最小流化特性进行了研究，但多集中于AA, BB，DB，DD 类流化特性相差不大的颗粒，对流化特性相差较大二元混合颗粒体系(例如AB、AC、AD、BC、CD)的研究较少，特别是具有C 类颗粒这种存在较强的颗粒间作用力的二元混合颗粒的流化特性研究较少。