Prozessrate

Prozessrate bezeichnet die Geschwindigkeit, mit der ein Prozess abläuft, gemessen als Änderung einer relevanten Größe pro Zeiteinheit. Beispiele sind die Reaktionsrate in chemischen Prozessen, der Durchsatz eines Produktionsprozesses oder die Stoffverbrauchsrate in biologischen Systemen. In der Verfahrenstechnik wird die Prozessrate oft als Reaktionsrate r_A = -dC_A/dt angegeben, wobei C_A die Konzentration des Edukts ist; die Einheit kann mol/(L·s) sein. Auf Plantauslastung bezogener Durchsatz wird Q definiert, z. B. in kg/s oder t/h, als dM_product/dt. Prozessrate und Durchsatz hängen von Kinetik, Transportprozessen (Massen- und Wärmetransfer) sowie Betriebsbedingungen ab.

Kinetik und Einflussfaktoren: Reaktionsgeschwindigkeit steigt typischerweise mit Temperatur (und gegebenenfalls Druck), der Einsatz von Katalysatoren kann sie erhöhen, während Grenzen durch Massenübertragung oder Mischqualität entstehen. In erster Ordnung kann die Reaktionsrate r = k C_A vorliegen; in komplexeren Reaktionen folgt sie r = k C_A^n. In der Praxis werden Modelle verwendet, um die Prozessrate aus Messdaten abzuleiten, z. B. in Reaktoren vom Typ CSTR oder PFR. Die Damköhler-Zahl wird genutzt, um das Verhältnis von Reaktions- zu Transportzeiten zu bewerten und dadurch die Rate-Limiting-Schritte zu identifizieren.

Anwendung: Die Prozessrate ist zentral für Auslegung, Betrieb und Optimierung von Anlagen. Sie beeinflusst Ausbeute, Energieverbrauch und Reaktorabmessungen. In der Prozessführung dient sie der Regulierung, Stabilität und Effizienz von Prozessen.