Micro fluidization: Fundamentals and Applications (微型流化床：基础与应用)

We are pleased to present this first monograph on micro fluidization. Micro fluidization, conceptually introduced in 2005, has emerged at the forefront of chemical engineering over the past decade. Micro fluidized bed reactors combine the advantages of microreactors and particle bed reactors, and thus potentially bring a revolutionary shift in the paradigm of particle reaction system development and scale-up. Compared to traditional large-scale fluidized beds, micro fluidized beds have unique characteristics, including small-scale operation, high rates of heat and mass transfer, high selectivity, high conversion, high operation safety, and ease of operation. After more than ten years of continuous fundamental research on hydrodynamics, gas backmixing, solids mixing, modeling, and chemical reactions, researchers worldwide have published hundreds of peer-reviewed articles about micro fluidized beds in various resources. We reviewed these publications and found that the available information was somewhat scattered, which motivated us to undertake some systematic and comprehensive analyses on almost all aspects of micro fluidized beds, especially their fundamentals and applications. We believe that all these analyses, together with recent results reported by other research groups and us, would be helpful for researchers, engineers, and those concerned with micro fluidized bed technology. For this reason, we wrote this book. 
This monograph is composed of twelve chapters. Chapter 1 briefly introduces the research background and history of micro fluidized beds and outlines their applications. Chapter 2 summarizes the hydrodynamic characteristics of gas-solid micro fluidized beds, focusing on the discussion of the wall effect. Chapter 3 examines gas and solids mixing in micro fluidized beds. Chapter 4 reviews fluidization regimes and transitions in micro fluidized beds with the proposed fluidization maps. Chapter 5 outlines investigations on micro fluidized bed hydrodynamics based on the two-fluid and computational fluid dynamic-discrete element models. Chapters 6 to 10 focus on applications of gas-solid micro fluidized beds, especially characterizations of various physical and thermochemical reaction processes: Chapter 6 presents a brief description of different thermal analytic reactors commonly used in research of the engineering thermochemistry; Chapters 7 and 8 describe the design characteristics, analytical methodologies, and characteristics related to the micro fluidized bed reaction analyzers (MFBRA); Chapter 9 outlines a wide range of physical and chemical reaction processes investigated using MFBRA; Chapter 10 presents several advanced industrial processes that have been developed, designed, and commercialized with the assistance of MFBRA. Chapters 11 and 12 are devoted to liquid-solid and gas-liquid-solid micro fluidized beds. 
A number of individuals have contributed to this monograph. Drs. Guangwen Xu and Dingrong Bai (Shenyang University of Chemical Technology, China) compiled Chapters 1-9; Drs. Ping An and Zhennan Han (Shenyang University of Chemical Technology, China) and Dr. Xi Zeng (Beijing Technology and Business University, China) prepared Chapter 10; Dr. Yi Zhang (Chinese Academy of Agricultural Sciences, China) and Dr. Vladimir Zivkovic (Newcastle University, UK) contributed Chapter 11; and Dr. Mingyan Liu (Tianjin University, China) provided Chapter 12. 
This monograph is intended for scientists and researchers who wish to broaden their knowledge in fluidization and powder technology, including micro fluidization and its application processes, engineers and practitioners who wish to learn about the latest developments in micro fluidization, and graduate students in chemical engineering who need to understand and follow the latest developments and publications of micro fluidization. We hope that readers may find this book interesting and valuable. 
By and large, the materials presented in this book represent, a body of research results that have appeared in numerous publications, contributed by our worldwide colleagues, including our former and present students. We acknowledge those whose dedicated research has made the writing of this book possible. We are especially grateful to those we have cooperated with in research projects on micro fluidized bed research. We appreciate the members of our research groups for their assistance in figures, logistics, administrative details, revisions, and proofreading. 
We thank National Natural Science Foundation of China, the Ministry of Science and Technology of China, and the Chinese Academy of Sciences for funding some of the expenses related to the preparation of this book. We appreciate their financial support of several studies that have helped us gain experience and expertise in micro fluidization and related areas. Finally, we sincerely thank the Chemical Industry Press and Elsevier staff, especially Lan Yu and Yan Zhang, for their editorial contributions with constant encouragement and guidance. 
Last but not least, we are incredibly grateful to our families for their love, support, patience, and sacrifice. 

Guangwen Xu and Dingrong Bai 
Key Laboratory on Resources Chemicals and Material of Ministry of Education 
Shenyang University of Chemical Technology 
Shenyang 110142, China 

Mingyan Liu 
Tianjin University 
Tianjin 300072, China

本专著内容涵盖微型流态化科学和技术研究的背景历史和重要成果，总结微型流态化基本原理、流体力学特性、流态化典型流型及其转变、流体和颗粒混合、基于双流体及离散元模型的微型流化床数值模拟、工程热化学领域研究中常用的热分析微型反应器、微型流化床反应分析系统、微型流化床反应分析仪特征、微型流化床反应分析应用以及微型流化床反应器在工业技术开发中的前景等内容。专著也概括了液固两相和气液固三相微型流化床的发展、流体力学及传递特性、在化学及生物化工中的应用等内容。本专著可供从事流态化和颗粒技术，尤其是对微型流化床基础研究及应用技术感兴趣的学生、研究人员、工程师或其他读者参考，同时也可作为化学工程专业的研究生教材或参考书。