Verfahren zur Deuterium-Anreicherung eines Wasserstoff enthaltenden Mediums
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Deuterium Anreicherung eines Wasserstoff enthaltenden Mediums, wobei in einer Voranreicherung aus Stickstoff und Wasserstoff bestehendes Synthesegasgemisch mit flüssigem Ammoniak in Isotopenaustausch gebracht wird und anschliessend aus der Voranreicherungsstufe mit Deuterium angereichertes Medium entnommen wird, welches als Ausgangsstoff zur Gewinnung von schwerem Wasser dient.
Bekanntlich reichert sich in sogenannten Austauschtürmen, in welchen Deuterium enthaltender Wasserstoff mit flüssigem Ammoniak in innigen Kontakt gebracht wird, der Ammoniak mit Deuterium an. Der Anreicherungsgrad des Ammoniaks an Deuterium bei einem derartigen Isotopenaustausch ist durch die Gleichgewichtskonstante bestimmt, die ihrerseits von der Reaktionstemperatur abhängig ist. Eine weitere Anreicherung von Deuterium im Ammoniak kann dadurch erreicht werden, dass man das angereicherte Ammoniak in einer sogenannten Crackinganlage in ein aus Stickstoff, Wasserstoff, Wasserstoff-Deuterid und Deuterium bestehendes Synthesegasgemisch spaltet und zwischen diesem angereicherten Gemisch und Ammoniak einen Isotopenaustausch durchführt.
Für Voranreicherungsstufen, in welchen ein Isotopenaustausch zwischen einem Synthesegasgemisch und flüssigem Ammoniak durchgeführt wird, gibt es mehrere Ausführungsarten. So kann die Voranreicherung beispielsweise in einem sogenannten bithermen oder in einem monothermen Prozess durchgeführt werden. Die Erfindung ist nicht auf eine spezielle Art dieser Voranreicherung beschränkt.
Zum Beispiel wird in einem monothermen Voranreicherungsprozess durch katalytisch geförderten Isotopenaustausch zwischen aus Stickstoff und Wasserstoff bestehendem Synthesegasgemisch und im Gegenstrom zu diesem geführten, einen Katalysator enthaltenden flüssigen Ammoniak, Ammoniak mit Deuterium angereichert, wobei an der Stelle niedriger Deuteriumkonzentration eine Umwandlung von Synthesegasgemisch in flüssiges Ammoniak und an einer Stelle hoher Deuteriumkonzentration eine Umwandlung von Ammoniak in Synthesegasgemisch vorgenommen wird.
Hierbei kann aus der Voranreicherungsstufe entnommener Ammoniak hoher Deuteriumkonzentration - nachdem aus dem vorangereicherten Ammoniak der Katalysator ausgeschieden und an eine Stelle niedriger Deuteriumkonzentration wieder in den Voranreicherungsprozess eingeleitet worden ist als Ausgangsstoff zur Gewinnung von Wasser dienen.
Wenn eine Ammoniak-Gewinnungsanlage vorhanden ist, so ist es vorteilhaft, das dieser Anlage zugeführte aus Stickstoff und Wasserstoff mit einer natürlichen Konzentration an Deuterium bestehende Synthesegas in eine Voranreicherungsstufe der vorstehend geschilderten Art einzuspeisen, und nachdem in den Austauschtürmen dieser Voranreicherungsstufe das Synthesegas abgereichert worden ist, dieses an Deuterium verarmte Synthesegas der Ammoniak-Gewinnungsanlage zuzuführen.
Die in der Voranreicherungsstufe zirkulierende Menge an Synthesegasgemisch bzw. Ammoniak ist proportional der Deuterium-Konzentration u. der Einspeisemenge und umgekehrt proportional zur Isotopenmenge, d.h.
zur Deuteriummenge des Endprodukts, nämlich des schweren Wassers.
Wie sich aus Vorstehendem ergibt, ist bei Vorhandensein einer Ammoniak-Gewinnungsanlage die erreichbare Produktmenge an schwerem Wasser durch die der Ammoniak-Gewinnungsanlage zugeführte und in einer Voranreicherungsstufe einer Schwerwasser-Gewinnungsanlage an Deuterium abgereicherte Synthesegasmenge natürlicher Deuteriumkonzentration bestimmt.
Häufig besteht aber Bedarf an der Gewinnung einer grösseren Menge an schwerem Wasser, als dieses auf Zudem geschilderten Wege bei Vorhandensein einer Ammoniak Gewinnungsanlage mit einer vorgegebenen Ammoniak Produktmenge möglich ist.
Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, bei Vorhandensein einer bestehenden Ammoniak-Gewinnungsanlage, für die eine beschränkte Menge an Synthesegas mit natürlicher Deuteriumkonzentration zur Verfügung steht, und dessen Deuteriumgehalt in einer Anlage zur Gewinnung von schwerem Wasser nutzbar gemacht wird, die Produktmenge an schwerem Wasser zu erhöhen, ohne dass die Voranreicherungsstufe sowie die Endanreicherungsstufe einer Anlage zur Gewinnung von schwerem Wasser energetisch oder apparativ aufwendiger werden.
Die Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass der Voranreicherungsstufe eine Aufbereitungsstufe vorgeschaltet ist, in welcher die aus Synthesegasgemisch bestehende, in die Voranreiche rungsstufe eingeführte Einspeisemenge an Deuterium angereichert wird, erstens mit Hilfe von Isotopenaustausch zwischen einer Ammoniak-Gewinnungsanlage zugeführtem Synthesegas und aus dieser Anlage entnommen nem flüssigem Ammoniak und zweitens durch Abreicherung von Wasser natürlicher Deuteriumkonzentration.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung kann darin bestehen, dass das durch Isotopenaustausch angereicherte, flüssige Ammoniak verdampft und in Isotopenaustausch mit Wasser natürlicher Deuteriumkonzentration gebracht wird, wobei sich das Wasser mit Deuterium anreichert. und dass sodann aus diesem angereicherten Wasser der darin gelöste Ammoniakgehalt ausrektifiziert wird, dass weiterhin das angereicherte Wasser in Isotopenaustausch mit aus der Voranreicherungsstufe entnommenem, an Deuterium verarmten Syn tilesegasgemisch gebracht wird, wobei sich das Synthesegasgemisch mit Deuterium anreichert und in die Voran reicherungsstufe eingespeist wird.
Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens kann darin bestehen, dass das angereicherte, flüssige Ammoniak in Isotopenaustausch mit einer Teilmenge von aus der Voranreicherungsstufe entnommenem. an Deuterium verarmten Synthesegasgemisch gebracht wird, wobei sich letzteres an Deuterium anreichert, bevor es wieder in die Voranreicherungsstufe eingespeist wird, und dass weiterhin die restliche Teilmenge in Isotopenaustausch mit Wasser natürlicher Deuteriumkonzentration gebracht wird, wobei sich das Synthesegasgemisch mit Deuterium anreichert und ebenfalls in die Voranreicherungsstufe eingeleitet wird. Hierbei können beispielsweise die beiden in der Aufbereitungsstufe mit Deuterium unterschiedlicher Konzentration angereicherten Mengenströme in eine gemeinsame Stelle in die Voranreicherungsstufe eingespeist werden.
Andererseits ist es auch möglich, dass der in der Aufbereitungsstufe auf eine höhere Konzentration an Deuterium angereicherte Teilstrom in die Voranreicherungsstufe an einer Stelle entsprechender Deuteriumkonzentration eingeleitet wird, und dass der auf eine niedrige Deuteriumkonzentration angereicherte Mengenstrom in die Voranreicherungsstufe an einer Stelle niedrigerer Deutenumkonzentraflon eingespeist wird.
Die Erfindung wird anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im folgenden näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Aufbereitungsstufe mit anschliessender Voranreicherungsstufe, während in den
Fig. 2 und 3 abgewandelte Ausführungsformen für Aufbereitungsstufen dargestellt sind.
Die Aufbereitungsstufe gemäss Fig. 1 zeigt einen Austauschturm 1 bekannter Bauart, in welchem die zur Ammoniak-Gewinnung dienende Synthesegasmenge (N + 3H) spielsweise 1000 tlTag mit 125 ppm) eingespeist und sodann nach Isotopenaustausch mit an Deute riuin verarmtem, flüssigen Ammoniak (beispielsweise 156 t iTag mit 12,5 ppm) aus der nicht dargestellten Ammoniak-Gewinnungsanlage dieser Anlage zugeführt wird.
Durch Leitung 3 wird das im Rurm 1 zum Beispiel auf 725 ppm angereicherte flüssige Ammoniak in einen Verdampfer 4 eingeleitet, dort verdampft und durch eine Leitung 5 in eine Austauschkolonne 6 eingespeist. Diese Austauschkolonne kann beispielsweise als Siebboden-, Glockenboden- oder Füllkörper enthaltende Kolonne ausgebildet sein. Im Abschnitt 6a findet ein Isotopenaustausch mit durch Leitung 7 eingespeistem natürlichen Wasser (beispielsweise 768 t/Tag und 140 ppm) statt, wobei sich das Wasser mit Deuterium anreichert (beispielsweise auf 315 ppm). Im oberen Teil 6b der Kolonne 6, d.h. oberhalb der Einspeisung des Wassers wird aus dem aufwärtsströmenden, dampfförmigen Ammoniak der darin enthaltene Wasserdampf mindestens nahezu vollständig in mehreren Trennstufen ausgewaschen.
Das in einem Kondensator 8 verflüssigte Wasser wird in die Kolonne 6 wieder als Rücklauf eingespeist. Der kondensierte Ammoniak (welcher beispielsweise auf 150 ppm abgereichert worden ist) wird durch eine Leitung 9 zum Beispiel an den Ausgang der Ammoniak-Gewinnungsanlage zurückgeführt.
Im unteren Teil 6c der Kolonne 6, d.h. unterhalb der Einspeisestelle des Ammoniakdampfs, wird in mehreren Trennstufen aus dem abwärtsströmenden, mit Deuterium angereicherten Wasser der darin gelöste Ammoniakgehalt ausrektifiziert. In einem Verdampfer 10 wird der im angereicherten Wasser noch enthaltene Ammoniak verdampft und wieder in den unteren Teil 6c der Kolonne 6 eingespeist.
Die Kolonne 6 gliedert sich im Ausführungsbeispiel in drei Teile 6a, 6b, 6c. Obwohl diese Ausführungsform besonders vorteilhaft ist, kann die Kolonne auch durch drei separate Kolonnen ersetzt werden, von welchen je eine der genannten Funktionen erfüllt.
Aus dem Verdampfer 10 strömt das mit Deuterium angereicherte Wasser (beispielsweise mit 315 ppm) in einen Austauschturm 11. in welchem es mit in der Voranreicherungsstufe verarmte Synthesegasgemisch reagiert. Aus der Voranreicherungsstufe, die nachstehend noch näher beschrieben wird, wird verarmtes Synthesegasgemisch (beispielsweise 1000 tiTag mit 10 ppm) durch eine Leitung 12 in den unteren Teil des Turms 11 eingespeist. Im Turm reichert sich das Synthesegasgemisch durch Isotopenaustausch mit angereichertem Wasser an Deuterium an (beispielsweise auf 156ppm) und wird durch Leitung 13 als Feed in die Voranreicherungsstufe eingespeist. Aus dem unteren Teil des Turms 11 wird durch eine Leitung 14 verarmtes Wasser weggeführt. beispielsweise mit einer Deuteriumkonzentration von 30ppm.
Um die Verluste der Gesamtanlage an Synthesegasgemisch zu decken, ist an Leitung 2 eine mit der Leitung 12 verbundene Leitung 2a angeschlossen.
Die in der Zeichnung dargestellte Ausführungsform einer Voranreicherungsstufe weist zwei Austauschtürme 15 und 16 für einen monothermen Isotopenaustausch auf.
Eine symbolisch durch einen Kreis 17 dargestellte Crakking-Einrichtung führt den Ammoniak in ein Gasgemisch aus drei Molekülen H2 und einem Molekül N über, das zur Speisung des Gasrückflusses (gestrichelte Linie) in dem Austauschturm 16 dient.
Eine Ammoniak-Syntheseeinrichtung für die Voranreicherungsstufe ist symbolisch durch ei nen Kreis 18 dargestellt. Diese Anlage speist den Flüssigkeitsrücklauf (durchgehende Linie) der Austauschtürme 15 und 16.
Die Voranreicherungsstufe wird durch Leitung 13 mit angereichertem Synthesegasgemisch (beispielsweise 1000 tlTag und 156 ppm) gespeist. Zwischen Austausch turm 15 und der Syntheseeinrichtung 18 wird durch Leitung 12 verarmtes Synthesegasgemisch in die Aufbereitungsstufe, wie vorher beschrieben, eingespeist.
Zwischen Austauschturm 16 und der Cracking-Einrichtung 17 wird im Ausführungsbeispiel angereicherter Ammoniak (beispielsweise 260 t/Tag mit 50 558 ppm) in eine nicht dargestellte Endanreicherungsstufe zur Gewinnung von schwerem Wasser durch eine Leitung 19 eingeleitet. Aus dieser Anlage wird verarmter Ammoniak durch eine Leitung 20 wieder vor der Cracking-Einrichtung in die Voranreicherungsstufe eingespeist. Es wäre ebenfalls möglich, angereichertes Synthesegasgemisch nach der Cracking-Einrichtung der Voranreicherungsstufe für die Zuführung in die Endanreicherungsstufe zu entnehmen.
Fig. 2 zeigt eine gegenüber Fig. 1 abgewandelte Ausführungsform der Erfindung, wobei die mit Fig. 1 übereinstimmenden Konstruktionselemente und Leitungen mit den gleichen Bezugsziffern versehen sind. In der Zeichnung sind ebenfalls Angaben für ein Zahlenbeispiel eingetragen.
Abweichend von Fig. 1 wird das aus der Voranreicherungsstufe durch Leitung 12 entnommene, verarmte Synthesegasgemisch in zwei Teilströme aufgeteilt. Ein erster Teilstrom wird durch eine Leitung 12a durch einen Austauschturm 21 geführt, dort durch Isotopenaustausch mit aus dem Austauschturm 1 entnommenen, angereicherten flüssigen Ammoniak an Deuterium angereichert und in die Leitung 13 mittels einer Leitung 1 3a eingespeist.
Ein zweiter Teilstrom wird durch eine Leitung 12b in einen Austauschturm 22 eingeleitet, worin er sich durch Isotopenaustausch mit Wasser natürlicher Deuteriumkonzentration an Deuterium anreichert und sodann durch eine Leitung 13b ebenfalls in die Leitung 13 eingeleitet. Das Wasser wird durch eine Leitung 23 in den Turm 22 eingespeist und verlässt diesen durch eine Leitung 24.
Das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich gegenüber Fig. 2 lediglich dadurch, dass die mit Deuterium unterschiedlicher Konzentration angereicherten Mengenströme getrennt in die Voranreicherungsstufe eingespeist werden. Und zwar wird die aus Austauschturm 22 mit geringerer Deuteriumkonzentration ausströmende Einspeisemenge durch Leitung 1 3c an einer Stelle zwischen dem nun aus zwei Türmen 15a und 15b bestehenden Teil der Voranreicherungsstufe und die aus Austauschturm 21 mit einer höheren Deuteriumkonzentration ausströmende Einspeisemenge zwischen Austauschturm 15b und Austauschturm 16 in die Voranreicherungsstufe eingespeist.
Diese Ausführungsform bietet insbesondere hinsichtlich der Ausbildung der Voranreicherungsstufe Vorteile, da die Türme 15a und 15b kleiner dimensioniert werden können, als dieses bei einer Einspeisestelle gemäss Fig. 2 mit einem Austauschturm 1S der Fall ist.
Process for the deuterium enrichment of a hydrogen-containing medium
The invention relates to a method for the deuterium enrichment of a hydrogen-containing medium, wherein in a pre-enrichment of nitrogen and hydrogen existing synthesis gas mixture is brought into isotope exchange with liquid ammonia and then medium enriched with deuterium is removed from the pre-enrichment stage, which is used as a starting material for the extraction of heavy water serves.
As is known, in so-called exchange towers, in which hydrogen containing deuterium is brought into intimate contact with liquid ammonia, the ammonia accumulates with deuterium. The degree of accumulation of ammonia in deuterium in such an isotope exchange is determined by the equilibrium constant, which in turn depends on the reaction temperature. A further enrichment of deuterium in ammonia can be achieved by splitting the enriched ammonia in a so-called cracking plant into a synthesis gas mixture consisting of nitrogen, hydrogen, hydrogen-deuteride and deuterium and carrying out an isotope exchange between this enriched mixture and ammonia.
For pre-enrichment stages in which an isotope exchange between a synthesis gas mixture and liquid ammonia is carried out, there are several designs. For example, the pre-enrichment can be carried out in a so-called bithermal or in a monothermal process. The invention is not limited to any particular type of pre-enrichment.
For example, ammonia is enriched with deuterium in a monothermal pre-enrichment process by catalytically promoted isotope exchange between synthesis gas mixture consisting of nitrogen and hydrogen and in countercurrent to this, liquid ammonia containing a catalyst, with a conversion of synthesis gas mixture into liquid ammonia and at the point of low deuterium concentration ammonia is converted into a synthesis gas mixture at a point of high deuterium concentration.
Here, ammonia with a high deuterium concentration removed from the pre-enrichment stage - after the catalyst has been eliminated from the pre-enriched ammonia and reintroduced into the pre-enrichment process at a point with a low deuterium concentration - can serve as a starting material for obtaining water.
If there is an ammonia recovery plant, it is advantageous to feed the synthesis gas, which consists of nitrogen and hydrogen with a natural concentration of deuterium, into a pre-enrichment stage of the type described above, and after the synthesis gas has been depleted in the exchange towers of this pre-enrichment stage to feed this synthesis gas, which is depleted in deuterium, to the ammonia recovery plant.
The amount of synthesis gas mixture or ammonia circulating in the pre-enrichment stage is proportional to the deuterium concentration and the like. the amount of feed and inversely proportional to the amount of isotopes, i.e.
to the amount of deuterium in the end product, namely heavy water.
As can be seen from the above, if an ammonia recovery plant is present, the achievable product quantity of heavy water is determined by the synthesis gas quantity of natural deuterium concentration fed to the ammonia recovery plant and depleted of deuterium in a pre-enrichment stage of a heavy water recovery plant.
Frequently, however, there is a need to obtain a larger amount of heavy water than is possible in the ways also described if there is an ammonia extraction system with a predetermined amount of ammonia product.
The invention has set itself the task, in the presence of an existing ammonia recovery plant, for which a limited amount of synthesis gas with natural deuterium concentration is available, and whose deuterium content is made usable in a plant for the recovery of heavy water, the product amount of heavy To increase water without the pre-enrichment stage and the final enrichment stage of a plant for the extraction of heavy water becoming more expensive in terms of energy or equipment.
The solution to this problem is achieved according to the invention in that the pre-enrichment stage is preceded by a treatment stage in which the feed quantity consisting of synthesis gas mixture and introduced into the pre-enrichment stage is enriched in deuterium, firstly with the help of isotope exchange between an ammonia recovery plant and synthesis gas supplied from it Plant taken from liquid ammonia and secondly by depletion of water of natural deuterium concentration.
An advantageous embodiment of the invention can consist in that the liquid ammonia enriched by isotope exchange evaporates and is brought into isotope exchange with water of natural deuterium concentration, the water being enriched with deuterium. and that the ammonia content dissolved therein is then rectified from this enriched water, that the enriched water continues to be brought into isotope exchange with the deuterium-depleted syn tile gas mixture removed from the pre-enrichment stage, the synthesis gas mixture enriched with deuterium and fed into the pre-enrichment stage.
A further advantageous possibility for carrying out the method according to the invention can consist in that the enriched, liquid ammonia is isotopically exchanged with a partial amount of the ammonia removed from the pre-enrichment stage. of deuterium-depleted synthesis gas mixture is brought, with the latter being enriched in deuterium before it is fed back into the pre-enrichment stage, and that furthermore the remaining part is brought into isotope exchange with water of natural deuterium concentration, whereby the synthesis gas mixture is enriched with deuterium and also in the pre-enrichment stage is initiated. Here, for example, the two mass flows enriched with deuterium of different concentrations in the treatment stage can be fed into a common point in the pre-enrichment stage.
On the other hand, it is also possible that the partial flow enriched in the preparation stage to a higher concentration of deuterium is introduced into the pre-enrichment stage at a point with a corresponding deuterium concentration, and that the mass flow enriched to a low deuterium concentration is fed into the pre-enrichment stage at a point of lower deuterium concentration.
The invention is explained in more detail below with reference to exemplary embodiments shown in the drawing.
Fig. 1 shows a schematic representation of an embodiment of a processing stage with subsequent pre-enrichment stage, while in the
Fig. 2 and 3 modified embodiments for processing stages are shown.
The processing stage according to FIG. 1 shows an exchange tower 1 of known design, in which the amount of synthesis gas (N + 3H) used for ammonia production, for example 1000 tl / day at 125 ppm) is fed in and then after isotope exchange with liquid ammonia (e.g. 156 t iTag with 12.5 ppm) from the ammonia recovery plant, not shown, is fed to this plant.
The liquid ammonia, which has been enriched to 725 ppm in the tower 1, for example, is introduced into an evaporator 4 through line 3, where it is evaporated and fed through a line 5 into an exchange column 6. This exchange column can be designed, for example, as a column containing sieve trays, bubble-cap trays or packings. In section 6a, an isotope exchange takes place with natural water fed in through line 7 (for example 768 t / day and 140 ppm), the water being enriched with deuterium (for example to 315 ppm). In the upper part 6b of the column 6, i. Above the feed of the water, the water vapor contained therein is at least almost completely washed out of the upwardly flowing, vaporous ammonia in several separation stages.
The water liquefied in a condenser 8 is fed back into the column 6 as reflux. The condensed ammonia (which has been depleted, for example, to 150 ppm) is returned through a line 9, for example to the outlet of the ammonia recovery plant.
In the lower part 6c of the column 6, i. Below the point where the ammonia vapor is fed in, the ammonia content dissolved therein is rectified in several separation stages from the deuterium-enriched water flowing downwards. In an evaporator 10, the ammonia still contained in the enriched water is evaporated and fed back into the lower part 6c of the column 6.
In the exemplary embodiment, the column 6 is divided into three parts 6a, 6b, 6c. Although this embodiment is particularly advantageous, the column can also be replaced by three separate columns, each of which fulfills one of the functions mentioned.
The water enriched with deuterium (for example with 315 ppm) flows from the evaporator 10 into an exchange tower 11 in which it reacts with the synthesis gas mixture depleted in the pre-enrichment stage. From the pre-enrichment stage, which will be described in more detail below, depleted synthesis gas mixture (for example 1000 tiTag with 10 ppm) is fed through a line 12 into the lower part of the tower 11. In the tower, the synthesis gas mixture is enriched in deuterium through isotope exchange with enriched water (for example to 156ppm) and is fed into the pre-enrichment stage as feed through line 13. From the lower part of the tower 11, depleted water is led away through a line 14. for example with a deuterium concentration of 30ppm.
In order to cover the losses of the entire system in terms of synthesis gas mixture, a line 2 a connected to line 12 is connected to line 2.
The embodiment of a pre-enrichment stage shown in the drawing has two exchange towers 15 and 16 for a monothermal isotope exchange.
A cracking device, represented symbolically by a circle 17, converts the ammonia into a gas mixture of three molecules H2 and one molecule N, which is used to feed the gas reflux (dashed line) in the exchange tower 16.
An ammonia synthesis device for the pre-enrichment stage is symbolically represented by a circle 18. This system feeds the liquid return (continuous line) of the exchange towers 15 and 16.
The pre-enrichment stage is fed through line 13 with enriched synthesis gas mixture (for example 1000 tlday and 156 ppm). Between the exchange tower 15 and the synthesis device 18, depleted synthesis gas mixture is fed into the processing stage through line 12, as previously described.
Between the exchange tower 16 and the cracking device 17, in the exemplary embodiment, enriched ammonia (for example 260 t / day with 50 558 ppm) is introduced into a final enrichment stage (not shown) for the extraction of heavy water through a line 19. From this plant, depleted ammonia is fed back into the pre-enrichment stage through a line 20 upstream of the cracking device. It would also be possible to take enriched synthesis gas mixture after the cracking device of the pre-enrichment stage for feeding into the final enrichment stage.
FIG. 2 shows an embodiment of the invention that is modified compared to FIG. 1, the construction elements and lines corresponding to FIG. 1 being provided with the same reference numerals. Information for a numerical example is also entered in the drawing.
In contrast to FIG. 1, the depleted synthesis gas mixture withdrawn through line 12 from the pre-enrichment stage is divided into two substreams. A first partial flow is passed through a line 12a through an exchange tower 21, there is enriched in deuterium by isotope exchange with enriched liquid ammonia removed from the exchange tower 1 and fed into line 13 by means of a line 13a.
A second partial flow is introduced through a line 12b into an exchange tower 22, in which it is enriched in deuterium by isotope exchange with water of natural deuterium concentration and then likewise introduced into the line 13 through a line 13b. The water is fed into the tower 22 through a line 23 and leaves it through a line 24.
The exemplary embodiment shown in FIG. 3 differs from FIG. 2 only in that the mass flows enriched with deuterium of different concentrations are fed separately into the pre-enrichment stage. The feed amount flowing out from exchange tower 22 with a lower deuterium concentration is through line 1 3c at a point between the part of the pre-enrichment stage now consisting of two towers 15a and 15b and the feed amount flowing out from exchange tower 21 with a higher deuterium concentration between exchange tower 15b and exchange tower 16 in the pre-enrichment stage is fed in.
This embodiment offers advantages in particular with regard to the design of the pre-enrichment stage, since the towers 15a and 15b can be dimensioned smaller than is the case with a feed point according to FIG. 2 with an exchange tower 1S.