[发明专利]包括第二气体流的流化床系统和方法

说明书

背景

相关联邦资助研究

本专利公开内容中描述的工作由以下联邦机构资助：国家科学基 金(NSF)拨款：NIRT DMI 0210400。

相关申请的交叉引用

本申请要求题为“Fluidization System Enhanced by Micro-Jet Flow (通过微喷射流提高的流化系统)”的共同待决的临时专利申请的权 益，其于2006年11月10日递交，并指定序列号60/858,072。前述临时专 利申请的全部内容在此以引用方式并入。

技术领域

提供了一种用于流化颗粒，尤其是纳米颗粒和/或纳米粉末的聚团 的方法和系统，其中流化介质(fluidizing medium)(例如，流化气体) 被沿第一方向引导，并且相反的喷射流被引入室。相反的喷射流在提 高所公开系统的流化行为方面是有效的，即使在获得期望的流化参数 之后相反的流在一点处及时被减少和/或中断。在包括纳米颗粒聚团的 流化系统中，喷射流不必与流化介质流相反而提供改进效果，但是如 果希望包含在室内的所有粉末都流化，就需要反向的喷射流。

背景技术

流化系统，尤其是包括小颗粒的系统经常遇到挑战。确实，纳米 颗粒和纳米粉末的小尺寸和大表面积增加粘合力，例如作用于和作用 在单个纳米颗粒和纳米聚团之间的范德华力。由于这些粒间力，在流 化室内不断形成各种大小和形状的聚团。这种聚团的存在明显限制关 于纳米颗粒和/或纳米粉末系统的常规流化技术的效力。

基于Geldart分类系统，具有小于约20-30微米(以下为μm)颗粒大 小的粉末被定义为Geldart Group C粉末。Geldart Group C粉末也被称为 细粘性粉末。纳米颗粒一般被定义为具有纳米级尺寸的颗粒。在大多 数情况下，纳米颗粒被定义为具有小于约100nm的尺寸。由于纳米颗 粒增加的和潜在的使用，对纳米颗粒流化领域的关注已经增加。

文献中讨论了通过干扰颗粒之间的力提高流化的许多方法。Lu等 人将这些用于Geldart Group C颗粒的流化手段分成外部方法(即，使用 外力克服颗粒之间的力的方法)和内部方法(通过改变颗粒附近的条 件来减小颗粒之间的力的方法)。[Lu，Xuesong，Hongzhong Li， “Fluidization ofCaCO₃(CaCO₃的流化)”]流化手段包括流动调整器、 机械振动、声辅助流化、磁/电场流化、脉冲流化和离心流化。[Yang， Wen-Ching.“Fluidization of Fine Cohesive Powders and Nanoparticles-A Review(细粘性粉末和纳米颗粒的流化-综述)”Journal ofthe Chinese Institute of Chemical Engineers，36(1)，1，(2005).]流动调整器可包 括添加剂，例如防静电表面活性剂。[Hakim，L.F.，J.L.Portman， M.D.Casper，A.W.Weimer，“Aggregation Behavior of Nanoparticles in Fluidized Beds(纳米颗粒在流化床内的聚团行为)”Powder Technology， 160，153，(2005)]

Pfeffer等人的美国专利申请2006/0086834教导了“将流化气体流与 一个或多个外力相结合，结合效果有利地足以可靠且有效地流化粉末 的室或床。”[美国专利申请2006/0086834在[0024]]。Pfeffer等人描述 的外力包括：“磁力、声力、离心/旋转力和/或激振力”[也参见Yang， Wen-Ching.“Fluidization of Fine Cohesive Powders and Nanoparticles-A Review(细粘性粉末和纳米颗粒的流化-综述)”Journal of the Chinese Institute of Chemical Engineers，36(1)，X，(2005).]