DE1074555B - Verfahren zum katalytischen Gegenstromaustausch von Deuterium zwischen Wasser und Wasserstoff - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Der Deuteriumaustausch zwischen Wasserstoff und Wasser ist von der Anwesenheit beständiger Beschleuniger abhängig. Als Beschleuniger sind vor allem Metalle der Platingruppe angewendet worden. Ihre Verwendung erfolgte entweder in Form reiner kolloidaler Aufschlämmungen in dem zu verarbeitenden Wasser oder als fest eingebaute Katalysatorbetten, welche die Beschleuniger auf Trägersubstanzen enthielten. Diese Art der Anwendung der Beschleuniger hat folgende Nachteile:

Im Falle der Anwendung als kolloidale Aufschlämmung in flüssigem Wasser treten starke Verluste am Beschleuniger ein. Bei Verwendung fest angeordneter Beschleuniger müssen die schnell erschöpften Besehleuniger sehr oft ausgefahren und regeneriert werden. Die Verteilung der gasförmigen und flüssigen Phasen ist bei fester Anordnung der Beschleuniger schlecht, so daß zusätzliche Verteiler geschaffen werden müssen.

Es würde nun gefunden, daß ein katalytischer Deuteriumaustausch ohne die geschilderten Nachteile möglich ist, wenn man die Beschleuniger auf Trägersubstanzen solcher Körnung aufträgt, daß ein Wanderbettverfahren durchgeführt werden kann. Die Trägersubstanzen müssen daneben die Eigenschaft haben, eine gewisse Menge flüssigen Wassers in sich aufzunehmen, z. B. zwischen 5 und 40%, ohne dabei äußerlich den trockenen Zustand zu verlieren oder aneinanderzukleben, so daß sie trotz der Beladung mit Wasser noch in der Wanderschicht verwendet werden können. Als Trägersubstanz kommt hier z. B. Kieselgel in Frage.

Eine Ausführungsform des Verfahrens besteht darin, daß das Wanderbettprinzip in geeigneten Apparaturen, so wie sie in der Literatur beschrieben sind, zur Anwendung kommt unter solchen Temperaturen und Drücken, die für die Durchführung des Austausches des Deuteriums zwischen Wasser und Wasserstoff geeignet sind. Hierbei werden Wasserstoff einerseits und die mit Wasser und Beschleunigern beladenen Trägersubstanzen andererseits im Gegenstrom zueinander geführt, wobei die beladenen Trägersubstanzen eine durch Einwirkung" der Schwerkraft bewegte Wanderschicht bilden. Auf diesem Wege kann der Austausch des Deuteriums zwischen Wasser und Wasserstoff in einer Vielzahl von Stufen bis zu einer gewünschten Endkonzentration durchgeführt werden. Der Vorgang kann auch zweckmäßigerweise nach dem Prinzip eines sogenannten Heiß-Kalt-Systems, wie es aus dem Schrifttum (z. B. »Chemie-Ingenieur-Technik«, 28. Jahrgang, 1956, S. 625) bekannt ist, durchgeführt werden. Hierbei kann entweder der Wasserstoff oder das Wasser als Rohstoffausgangsbasis für die Deuteriumgewinnung Verfahren
zum katalytischer! Gegenstromaustausch

von Deuterium
zwischen Wasser und Wasserstoff

Anmelder:

Dr.-Ing. Victor Bayerl,
Leipzig-Wiederitzsch, Karl-Marx-Str. 68

Dr.-Ing. Victor Bayerl, Leipzig-Wiederitzsch.,
ist als Erfinder genannt worden

benutzt werden. Besonders günstig ist die Benutzung des für Ammoniaksynthesezwecke hergestellten, sehr reinen Gemisches von Wasserstoff und Stickstoff, da es sich gezeigt hat, daß die Anwesenheit des Stickstoffes bei Temperaturen unter 220° C keine Nachteile mit sich bringt. Von besonderem Vorteil ist es dabei, daß der Arbeitsdruck, unter dem das Wasserstoff-Stickstoff-Gemisch steht, für den Deuteriumaustausch in bester Weise ausgenutzt werden kann. In diesem Falle wird das Wasserstoff-Stickstoff-Gemisch als Rohstoffbasis benutzt und das im Gegenstrom hierzu geführte, in der Trägersubstanz adsorbierte Wasser im Kreislauf gefahren. Grundsätzlich neu an diesem Verfahren ist, daß flüssiges Wasser in einer mit dem Beschleuniger beladenen Trägersubstanz in solcher Menge adsorbiert bzw. kapillarkondensiert wird, daß die Trägersubstanz nicht klebt und in einer Wanderschicht im Gegenstrom zum Wasserstoff geführt wird.

Zur Befreiung der Trägersubstanz von dem angereicherten Wasser wird zwischen der heißen und der kalten Kolonne laufend ein Teilstrom der mit dem Wasser beladenen Trägersubstanz entnommen und durch Verdampfen des Wassers aus dem Träger entfernt. Der vom Wasser befreite Träger wird dann wieder in den Kreislauf zurückgeführt. Um zu verhindern, daß auf diese Weise die im Kreislauf befindliche Menge Wasser dauernd vermindert wird, ist es erforderlich, daß an der Stelle der entsprechenden Deuteriumkonzentration eine der entnommenen

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Menge angereicherten Wassers gleiche Menge Frischwasser dem Verfahren zugeführt wird.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum katalytischen Gegenstromaustausch von Deuterium zwischen Wasser und Wasserstoff, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser in flüssiger Form in einem gekörnten Material, welches gleichzeitig Träger für den Katalysator ist, in solcher Menge adsorbiert oder kapillar aufgenommen wird, daß die Körner noch nicht aneinanderkleben, und daß diese beladenen Trägersubstanzen als Wanderschicht im Gegenstrom zum Wasserstoff geführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Deuteriumanreicherung nach dem Prinzip des Heiß-Kalt-Systems bei zwei verschiedenen Temperaturen erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle des Wasserstoffes ein Gemisch von Wasserstoff und Stickstoff, wie es normalerweise zur Ammoniaksynthese benötigt wird, dem Prozeß zugeführt wird.

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