Was ist Raumgeschwindigkeit?

In der Chemie- und Reaktortechnik bezeichnet die Raumgeschwindigkeit den Quotienten aus dem eintretenden Volumenstrom der Edukte geteilt durch das Reaktorvolumen. Sie wird allgemein als Kehrwert der Reaktorraumzeit angesehen. In der Industrie kann sie durch die Phase der Reaktanten bei gegebenen Bedingungen weiter definiert werden. Spezielle Werte für diese Messung gibt es für Flüssigkeiten und Gase sowie für Systeme, die feste Katalysatoren verwenden.

Per Definition kann die Raumgeschwindigkeit mathematisch als SV ≡ υ0 / V ausgedrückt werden. In diesem Ausdruck repräsentiert υ0 die volumetrische Strömungsgeschwindigkeit der in den Reaktor eintretenden Reaktanten und V repräsentiert das Volumen des Reaktors selbst. Dieser Ausdruck ist der Kehrwert der Definition für die Reaktorraumzeit, . Die Raumzeit wird jedoch unter den Bedingungen des Reaktoreingangs gemessen, und die Raumgeschwindigkeit wird oft unter einer Reihe von Standardbedingungen gemessen, so dass die angegebene Geschwindigkeit vom Kehrwert der gemessenen Raumzeit abweichen kann.

Die stündliche Flüssigkeitsraumgeschwindigkeit (LHSV) ist ein Verfahren, um die Fließgeschwindigkeit der Reaktantenflüssigkeit auf das Reaktorvolumen bei einer Standardtemperatur in Beziehung zu setzen. Normalerweise reicht diese Temperatur von 60° Fahrenheit bis 75° Fahrenheit (15.6° Celsius bis 23.9° Celsius). Der Volumenstrom wird unter diesen Bedingungen als Flüssigkeit behandelt, obwohl das eigentliche Material unter normalen Betriebsbedingungen ein Gas sein kann.

Die stündliche Gasraumgeschwindigkeit (GHSV) ist ein ähnliches Verfahren, um die Reaktantengasströmungsrate mit dem Reaktorvolumen in Beziehung zu setzen. GHSV wird normalerweise bei Standardtemperatur und -druck gemessen. Verschiedene Branchen können ihre eigenen Definitionen für Standardtemperatur und -druck haben, und diese Bedingungen können näher an den Umgebungsbedingungen als an den Werten der International Union of Pure and Applied Chemistry von 32 °C (0°F) und 1 bar (100 kPa) liegen. Es ist immer wichtig, dass ein Ingenieur die Berechnungsgrundlagen überprüft.

Die gewichtete stündliche Raumgeschwindigkeit (WHSV) unterscheidet sich von LHSV und GHSV, da das Volumen nicht genutzt wird. Die Masse, nicht das Volumen, bildet die Grundlage für die WHSV. Dieses Maß ist der Quotient aus dem Massenstrom der Reaktanden geteilt durch die Masse des Katalysators im Reaktor.

Die Berechnungen sind unkompliziert, wenn das Reaktorvolumen bekannt ist und die Fließgeschwindigkeit der ankommenden Reaktanten bekannt ist. Wenn beispielsweise 70 Fuß 3 /Stunde eines Reaktanten in einen Reaktor mit einem Innenvolumen von 250 Fuß 3 eintreten, beträgt die berechnete Raumgeschwindigkeit ungefähr 0.28 Stunden-1. Dies kann als die Anzahl der Reaktorwechsel angesehen werden, die das System in einer Stunde durchläuft.