DE1120431B - Verfahren zur Gewinnung von an Deuterium angereichertem Wasser oder Wasserstoff im Zuge der Ammoniaksynthese - Google Patents

Description

Für die technische Herstellung des mit Deuterium angereicherten Wassers oder Wasserstoffes im Zuge einer Ammoniaksynthese ging man anfangs davon aus, den zur Synthese von Ammoniak erforderlichen Wasserstoff vor seinem Eintritt in die Synthese — und von ihr unabhängig — zum Isotopenaustausch mit Wasser gelangen zu lassen, wobei sich das Wasser fortlaufend an D₂O anreicherte. Auf Grund der relativ geringen Isotopenverschiebung im Austauschgleichgewicht zwischen gasförmigem Wasserstoff und flüssigem Wasser gelangte hierbei jedoch noch ein erheblicher Teil an Deuterium ungenutzt mit dem Ausgangsgas in die Synthese.

In Anbetracht der wesentlich günstiger verlaufenden Austauschreaktion zwischen Wasserstoff und Ammoniak setzten sich neuere Vorschläge mit dem Ziel höherer Anreicherungsgrade bzw. im Interesse einer Vermindung des apparativen Aufwandes bereits verschiedentlich mit der Ausbildung und Durchführbarkeit derartiger Anreicherungsverfahren auseinander. Unter anderem wurde analog der chemischen Reaktion zwischen Wasserstoff und Wasser vorgeschlagen, den in katalytischem Isotopenaustausch mit gasförmigem oder flüssigem Ammoniak an Deuterium abgereicherten Wasserstoff wiederum aus dem System abzuleiten und in einem nachgeschalteten Prozeß zur synthetischen Herstellung von Ammoniak, Methanol u. a. zu verwerten.

Des weiteren versuchte man in Zusammenhang mit dem sogenannten Heiß-Kalt-Verfahren nach der Ermittlung von Kaliumamid als geeignetem Katalysator für das System Ammoniak—Wasserstoff einen derartigen Austauschprozeß von der Zuführung frischen Ammoniaks oder Wasserstoffgases als Deuteriumquelle unabhängig zu gestalten, indem man vorschlug, aus dem Heiß-Kalt-Prozeß abgezogenes Ammoniak auf dem Wege über einen Isotopenaustausch mit Frischwasser an Deuterium anzureichern und
schließend wieder in den Heiß-Kalt-Prozeß

Verfahren zur Gewinnung
von an Deuterium angereichertem

Wasser oder Wasserstoff
im Zuge der Ammoniaksynthese

aneinzu-

speisen.

Die Notwendigkeit einer zusätzlichen heißen Kolonne bei der Anwendung des Heiß-Kalt-Prozesses bedeutet einen zusätzlichen apparativen Aufwand. Hinzukommt, daß ein erheblicher Energieverbrauch für die Aufheizung und Abkühlung der austauschenden Medien notwendig ist, der nur zu einem Teil durch kostspielige Wärmetauscher zurückgewonnen werden kann. Der irreversible Wärmeverlust im System Ammoniak—Wasserstoff ist wegen des hohen Dampfdruckes des Ammoniaks besonders groß, und ein Heiß-Kalt-System hat daher nur bedingt Aussicht auf eine wirtschaftliche Verwertung.

Anmelder:

Friedrich Uhde G.m.b.H.,
Dortmund, Deggingstr. 10-12

Dr. rer. nat. Eberhard Nitschke, Iserlohn,
ist als Erfinder genannt worden

Die Verwendung des Stoffsystems Ammoniak— Wasserstoff für die Herstellung von mit Deuterium angereichertem Wasser liegt ebenfalls in Verbindung mit der Ammoniaksynthese bekannterweise einem wirtschaftlicheren Verfahren zugrunde, demgemäß der die Wasserstofferzeugungsanlage verlassende Wasserstoff mit einem Teil des aus ihm synthetisch erzeugten Ammoniaks in Isotopenaustausch gebracht werden soll. Dabei reichert sich das aus der Synthese abgezweigte Ammoniak quantitativ an Deuieriumverbindungen an und wird im weiteren Verlauf des Verfahrens katalytisch zu Stickoxyd und angereichertem Wasser verbrannt. Das bei der Verbrennung entstehende Wasser soll anschließend in einer Hochkonzentrationsstufe an Deuterium verarmt und in der Anlage zur Erzeugung des Ausgangswasserstoffes zurückgeführt werden. Die wirtschaftliche Ausbeute dieses Verfahrens ist mit dem Durchsatz gekoppelt und in hohem Maße von der Größe des aus der Synthese für den Austauschprozeß abgezweigten Ammoniakteilstromes abhängig. Die Notwendigkeit, mitunter nach Maßgabe verfahrenstechnischer Bedingungen von den vorgegebenen Teilstromverhältnissen abweichen zu müssen, hat zwangläufig eine wesentliche Begrenzung der Ausbeute zur Folge. Extrem betrachtet kann es sich beispielsweise als unvermeid-

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lieh ergeben, die Gesamtmenge des in der Synthese Die Hälfte des in der Synthese erzeugten Ammo-

erzeugten Ammoniaks wieder durch die Isotopen- niaks soll einer Weiterverwendung zugeführt werden,

austauschkolonne zu leiten und das bei seiner Ver- während die andere Hälfte nach Durchlaufen der

brennung in angereichertem Zustand anfallende Austauschkolonne zu nitrosen Gasen verbrannt

Wasser in die Wasserstofferzeugungsanlage zurück- 5 wird (dieser Fall ist in der technischen Praxis beson-

zuführen. Unter diesen Voraussetzungen wird dem ders interessant). Das entspricht einem spezifischen

System kein Wasser zugeführt; folglich kann ihm in Durchsatzverhältnis von 2, d. h., der Molstrom der

stationärem Bereich auch kein Deuterium entnommen die Austauschkolonne durchlaufenden Wasserstoffes

werden. ist doppelt so groß wie der Molstrom des Wasser-

Ein weiterer Nachteil des vorbeschriebenen Ver- io stoffes, der in dem entgegenströmenden Ammoniak fahrens ist es, das aus der Synthese in den Anreiche- gebunden ist. Bestimmte Werte für die Geschwindigrungsprozeß eingeleitete Ammoniak mit einer Deu- keit des Isotopenaustausches zwischen Wasserstoff teriumkonzentration zum Isotopenaustausch gelangen und Ammoniak sowie für den Wirkungsgrad der anzu lassen, die zwangläufig dem Konzentrationsgrad des gekoppelten Hochkonzentration werden angenommen zu seiner Erzeugung verwendeten, zuvor im gleichen 15 und als Trennaufgabe gefordert, daß das die AusProzeß an Deuterium verarmten Wasserstoffes ent- tauschkolonne verlassende Ammoniak gegenüber der spricht. Auf diese Weise wird ein beträchtlicher Teil natürlichen Konzentration um den Faktor 9 angereides für den Isotopenaustausch erforderlichen bzw. chert ist. Es ergibt sich bei Verwendung des erfinzur Verfügung stehenden Kolonnenvolumens dazu dungsgemäßen Verfahrens eine Verminderung des benötigt, das Ammoniak zunächst bis auf natürliche 20 erforderlichen Kolonnenvolumens um 40% gegen-Deuteriumkonzentration anzureichern, während nur über dem bekannten Verfahren. Der apparative Aufdas restliche Kolonnenvolumen für eine Anreicherung wand für eine Anlage gemäß der Erfindung kann im eigentlichen Sinne wirksam zu werden vermag. also wesentlich gesenkt werden.
Diese Verfahrensführung äußert sich in erhöhtem Geht man umgekehrt davon aus, daß das Kolonnen-Kolonnenvolumen bzw. unter Voraussetzung üblicher 25 volumen in beiden Fällen gleich groß sein soll, so Dimensionierung in entsprechend geringerer Aus- erhöht sich bei der erfindungsgemäßen Verfahrensbeute, führung der Anreicherungsfaktor von 9 auf 16. Das

Hier setzt die Erfindung ein und modifiziert das bedeutet aber, daß die Hochkonzentrationsanlage vorbezeichnete Verfahren zur Gewinnung von mit kleiner dimensioniert werden kann und sich der appa-Deuterium angereichertem Wasser oder Wasserstoff 30 tive Aufwand dafür entsprechend verringert. Gleichin Verbindung mit einer Ammoniaksynthese unter zeitig wird auch die Ausbeute bezogen auf die Menge Anwendung von katalytischem Isotopenaustausch des in der Wasserstofferzeugungsanlage erzeugten zwischen dem Ausgangswasserstoff für die Synthese Wasserstoffes von 45 auf 66^fl/o erhöht. Diese Erhö- und einem Teil des zu diesem Wasserstoff im Gegen- hung ist besonders deswegen sehr wesentlich, weil es strom geführten, aus ihm synthetisch erzeugten 35 sich in beiden Fällen um ein Verfahren handelt, bei Ammoniaks durch die fortschrittliche Maßnahme, das dem die Produktion durch die Kapazität der Wasser-Ammoniak mit einer höheren Deuteriumkonzentra- Stofferzeugungsanlage begrenzt ist. Für die Wirtschafttion auf den Kopf des Isotopenaustauschers zu geben, lichkeit und damit die Anwendungsmöglichkeit als sie der Deuteriumkonzentration des den Isotopen- solcher Verfahren ist neben den spezifischen Anlageaustauscher verlassenden Wasserstoffes entspricht. 40 und Erzeugungskosten auch die Ausbeute aus nahe-Indem das aus dem an Deuterium abgereicherten liegenden Gründen ein maßgebender Faktor.
Ausgangswasserstoff erzeugte Ammoniak vor der Wird die Menge des in die Austauschkolonne zu-Rückführung in den Austausch mit Wasserstoff einem rückgeführten Ammoniaks erhöht, so vergrößert sich Isotopenaustausch mit Wasser von natürlicher Deu- entsprechend auch die Menge des durch die Deuteteriumkonzentration unterzogen wird, befindet sich 45 riumpumpe zusätzlich in das System eingespeisten das mit dem Wasser in Kontakt gelangte Ammoniak Deuteriums. Die theoretische Durchrechnung zeigt, bereits vor dem nochmaligen Isotopenaustausch mit daß die Ausbeute dadurch weitgehend vom speziseinem Ausgangswasserstoff angenähert zumindest in fischen Durchsatzverhältnis unabhängig ist. Mit abnatürlicher Konzentration, wenn nicht sogar in leicht nehmendem Durchsatzverhältnis, d. h. mit zunehangereichertem Zustand. Die Gleichgewichtskonstante 50 mender Menge des rückgeführten Ammoniaks, steigt der chemischen Reaktion die Ausbeute sogar leicht an und erreicht ein Maximum, wenn allies erzeugte Ammoniak in die Aus-

NH₃ ^x HDO = NH₂D + H_SO tauschkolonne zurückgeführt wird. Für den technischen Betrieb bedeutet dies, daß die Menge des aus

hat nämlich, auf die Deuteriumkonzentration im 55 der Ammoniaksynthese der Verbrennung zugeführten

Wasserstoff bezogen, nahezu den Wert 1. Ammoniaks nach Maßgabe betrieblicher Gründe frei

Von Vorteil ist, daß das Ammoniak bei diesem gewählt werden kann.

Austausch in Wasser dissoziert, so daß zur Durch- Gerade umgekehrt Hegen die Verhältnisse beim führung der Reaktion auf katalytische Wirkstoffe ver- bekannten Verfahren. Hier ist die Ausbeute, wie ziehtet werden kann. Infolgedessen ist die Anreiche- 60 schon anfangs erwähnt, -mit dem Durchsatzverhältnis rung beispielsweise in einer normalen Ammoniak- stark gekoppelt; denn mit abnehmendem Durchsatzdestillationskolonne ausführbar. Durch diese Maß- verhältnis — gleichbedeutend mit zunehmender Menge nähme wird also zusätzlich Deuterium in das System des rückgeführten Ammoniaks — wird die dem eingespeist. Dieser Anlagenteil kann daher auch als System zugeführte Frischwassermenge verringert. Deuteriumpumpe bezeichnet werden. 65 Dies heißt, daß dem System auch weniger Deuterium

Die durch die gemäß der Erfindung vorgeschlagene zugeführt wird und die Ausbeute entsprechend abMaßnahme erreichte fortschrittliche Verfahrensfüh- nehmen muß. Sie geht im Extremfall, wenn alles errung wird im Folgenden beispielsweise erläutert. zeugte Ammoniak zurückgeführt wird, auf Null zurück.

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Zur Durchführung der Reaktion muß das die Syn- tigen Fail wird man es darauf anlegen, sehen in der these verlassende Ammoniak mit dem Einsatzwasser Voranreicherung zu möglichst günstigen Ergebnissen gemischt werden. Aus dem Gemisch wird sodann in zu gelangen.

einer Destillationskolonne Ammoniak abgetrieben Einer Weiterbildung der Erfindung gemäß kann

und das am Kopf der Kolonne gasförmig austretende 5 das durch Rückführung einer Teilmenge des bei der Ammoniak verflüssigt, bevor es im Gegenstrom zu Ammoniakoxydation anfallenden Wassers bzw. einer Wasserstoff in die anschließende Isotopenaustausch- Teilmenge des bei der Ammoniakspaltung anfallenkolonne eingeleitet wird. Die Verflüssigung kann bei- den Wasserstoffes in die Wasserstofferzeugungsanlage spielsweise durch Unterkühlung oder Kompression mit Deuterium angereicherte Wasserstoffgas vor der erreicht werden. Dabei wird man zweckmäßigerweise io Einleitung in den Isotopenaustauschprozeß ebenfalls einen Teil der zuvor bei Verdampfung des flüssigen teilweise ausgekoppelt, einer Hochkonzentrations-Ammoniaks anfallenden Kälteenergie zur Kühlung stufe zugeführt und aus dieser an Deuterium abgedes Ammoniaks bei seiner nachfolgenden Rückfüh- reichert zusammen mit dem direkt geführten Wasserrung in die flüssige Phase heranziehen. stoffteilstrom wieder in den Austauschprozeß einge-

In dem einleitend erwähnten, bekannten Verfahren 15 leitet werden. Durch diese gasseitige Ankopplung der wird das dem Austausch mit Wasserstoff in angerei- Hochkonzentration wird, falls sie z. B. als Heiß-Kaltchertem Zustand entnommene Ammoniak einer kata- System ausgebildet ist, im Vergleich zur flüssigkeitslytischen Verbrennung zu Stickoxyd und mit Deute- seitigen Ankopplung bekanntlich ein beträchtlicher rium angereichertem Wasser unterzogen. Da das aus Teil des Kolonnenvolumens für die derart angekopder Verbrennungsstufe abfließende Kondensat SaI- 20 pelte Hochkonzentration eingespart und eine Verminpetersäure enthält, deren Konzentration von der derung der Energiekosten erzielt. Weiterhin ist es von Größe des bei der Verbrennung zugeführten Luft- Vorteil, daß besondere Reinigungsverfahren für das Überschusses abhängig ist, muß das anfallende Ver- die Ammoniakverbrennung verlassende Wasser auf brennungswasser von ihr befreit werden. Um an dieser dem Wege zur Wasserstofferzeugungsanlage entfallen Stelle keine Deuteriumverluste entstehen zu lassen, 25 können, da an die Reinheit des der Wasserstoffwird man die Salpetersäure, wie bekannt, zweck- erzeugungsanlage zugeführten Wassers nicht die mäßigerweise mit einem Metalloxyd, z. B. mittels ge- extrem hohen Anforderungen gestellt werden, die für brannten! Kalk, neutralisieren und das entstehende das Durchlaufen einer Hochkonzentration notwendig Salz kristallwasserfrei abscheiden. Danach wird dem sind. Bei gasseitiger Ankopplung können die ohnehin bekannten Verfahren gemäß die gesamte, bei der 30 der Wasserstofferzeugungsanlage nachgeschalteten Oxydation des Ammoniaks anfallende Wassermenge Reinigungsanlagen verwendet werden. Dieser Vorteil einer Hochkonzentration zugeführt. Im Gegensatz fällt besonders dann ins Gewicht, wenn die gesamte dazu wird bei einer vorteilhaften Ausführungsform Ammoniakmenge der Synthese verbrannt wird und des Verfahrens gemäß der Erfindung nur ein Teil des die Wasserstofferzeugungsanlage, beispielsweise in bei der Ammoniakoxydation angefallenen Wassers in 35 Form einer Elektrolyse, mit vollständiger Phasendie Hochkonzentration geleitet, während der Rest in umkehr arbeitet, da dann kein zusätzliches Wasser in die Anlage zur Erzeugung des Ausgangswasserstoffes die Wasserstofferzeugungsanlage eintritt und der sie zurückgeführt. verlassende Wasserstoff die gleiche Konzentration hat

Andererseits kann es bei der Durchführung des wie das aus der Ammoniakverbrennung herrührende erfindungsgemäßen Verfahrens vorteilhaft sein, das 40 Wasser.

dem Austauschprozeß mit Deuteriumverbindungen Wie bei der bekannten Austauschreaktion zwischen

angereichert entnommene Ammoniak mittels einer Wasserstoff und Wasser erweist sich auch für das der Spaltanlage in Stickstoff und mit Deuterium angerei- Erfindung zugrunde liegende Stoffsystem die Verwencherten Wasserstoff zu zerlegen, der teilweise in die dung von Kontaktbetten in der Kolonne oder einer Hochkonzentration eingeleitet und teilweise direkt 45 im flüssigen Ammoniak suspendierten und mit ihm sowie zusammen mit dem Ausgangswasserstoff und kontinuierlich die Kolonne durchlaufenden Kontaktdem an Deuterium abgereicherten Wasserstoff aus der substanz als notwendig. Für den Isotopenaustausch Hochkonzentration wieder in den Isotopenaustausch- zwischen gasförmigem Wasserstoff und flüssigem Amprozeß eingespeist wird. moniak eignen sich als katalytisch wirksame Sub-

Diese Spaltung hat einen gewissen Energie- 5o stanzen insbesondere die Platinmetalle und Alkaliverbrauch zu Folge. Jedoch entfällt die Kopplung der amide.

Schwerwassererzeugung mit der Ammoniakverbren- In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel der

nung. Diese speziele Verfahrensführung erscheint be- vorstehend beschriebenen Erfindung der schematisonders dann sinnvoll, wenn die Energiekosten sierte Aufbau einer Anlage zur Durchführung des niedrig liegen. Ein weiterer Vorteil der Spaltung des 55 Verfahrens dargestellt. Dabei sind die apparativen Ammoniaks in Stickstoff und Wasserstoff gegenüber Einrichtungen — selbst wenn sie sich aus einer Mehrder Ammoniakoxydation ist es, die erwähnte Bildung zahl von Einzelelementen zusammensetzen, jedoch von Salpetersäure auszuschließen und eine Rückfüh- eine an sich bekannte Funktion ausüben — innerhalb rung des angereicherten Gases in die Wasserstofflei- der fortlaufend bezifferten Leitungsführung lediglich tung der Erzeugungsanlage zu ermöglichen. ⁶° als Bausteinsymbole dargestellt und mit großen Buch-

Durch die oben beschriebene Verzweigung des an- stäben bezeichnet. Im übrigen ist auf die Darstellung gereicherten Wasserstoffstromes bzw. Wasserstromes sämtlicher zum Verständnis der Erfindung nicht unwird in beiden Fällen erreicht, daß der Anreicherungs- mittelbar erforderlichen Elemente verzichtet worden, faktor durch Änderung des Anzapfungsverhältnisses Die Vorgänge innerhalb der Gesamtanlage gehen

in weiten Grenzen variiert werden kann. Dies ist be- ⁶5 davon aus, daß einer beliebig ausgebildeten techsonders dann von Vorteil, wenn die Kosten der nischen Wasserstoffquelle A das Einsatzwasser über Hochkonzentrationsstufe in einem ungünstigen Ver- die Leitung 1 zugeführt wird. Der in dieser Anlage hältnis zur Voranreicherung stehen. In einem derar- erzeugte Wasserstoff gelangt über die Leitung 2 in

eine Isotopenaustauschkolonne B, in der eine Abreicherung an Deuterium vor sich geht. Aus der Kolonne wird der abgereicherte Wasserstoff über die Leitung 3 in eine Ammoniaksyntheseanlage C geleitet.

Das in der Synthese erzeugte Ammoniak gelangt über eine von der zur Weiterverarbeitung in das chemische Verbrauchernetz führenden Leitung 4 abzweigende Leitung 5 zu einem Teil in die weitere Isotopenaustauschkolonne D, in der ein Deuteriumaustausch zwischen Wasser und Ammoniak erfolgt. Das hierzu benötigte Wasser wird mit natürlicher Deuteriumkonzentration über die Leitung 6 in die Austauschkolonne eingespeist und — an Deuterium verarmt — über die Leitung 7 wieder abgezogen. Das am Kopf der Kolonne auf annähernd natürliche Konzentration angereichert austretende Ammoniak trifft im Zuge der Leitung 8 aus einen Kompressor E. In diesem wird es wieder verflüssigt, wobei zweckmäßigerweise ein Teil der zuvor bei eventueller Überführung des Ammoniaks in die Gasphase anfallenden Verdampfungswärme zur Kühlung des Ammoniaks verwendet wird. Vom Kompressor gelangt das Ammoniak in die Isotopenaustauschkolonne B zurück und reiehert sich dort im Austausch mit dem zu seiner synthetischen Herstellung verwendeten und im Gegenstrom durch die Kolonne geleiteten Ausgangswasserstoff über die ihm bereits in der Kolonne D zuteil gewordene Deuteriumkonzentration hinaus an.

Das die Kolonne derart angereichert verlassende Ammoniak gelangt sodann über die Leitung 9 und eine im folgenden noch erläuterte Filtereinrichtung F in eine Verbrennungs- oder Spalteinrichtung G, in der es entweder unter Luftzufuhr zu Stickoxyd 10 und mit Deuterium angereichertem Wasser verbrannt oder in angereichertem Wasserstoff, und Stickstoff zerlegt wird.

Das angereicherte Wasser wird aus der Verbrennungseinrichtung G über die Leitung 11 in die Wasserstofferzeugungsanlage A zurückgeführt. Dabei wird ein Teil des angereicherten Wassers der Leitung 11 im Abzweig entnommen und über die Leitung 12 einer Hochkonzentrationsanlage H zugeführt, der es in geeignetem Konzentrationsgrad über die Leitung 14 entnommen werden kann. Das in der Hochkonzentrationsanlage abgereicherte Wasser wird zweckmäßigerweise über die Leitung 13 in die Leitung 11 zurückgeführt und in dieser mit dem nicht über die Hochkonzentrationsanlage abgezweigten Teil des aus der Verbrennungseinrichtung austretenden Wassers in die Wasserstofferzeugungsanlage eingeleitet. Diese Rückführung des abgereicherten Wassers aus der Hochkonzentrationsanlage — und damit die Leitungsführung 13 — kann jedoch unter Umständen entfallen. Ist die Einrichtung G ein Spaltanlage, so wird das angereicherte Wasserstoffgas analog über die Leitung 11 und ihre strichlinierte Verbindung in die aus der Wasserstofferzeugungsanlage A zur Isotopenaustauschkolonne B führende Leitung 2 wieder eingespeist.

Wenn die Menge des über die Leitung 1 zufließenden Einsatzwassers gegenüber der Menge des aus der Verbrennungseinrichtung G über die Leitung 11 in die Wasserstofferzeugungsanlage A zurückfließenden Wassers klein ist oder wenn es sich unter Umgehung der Wasserstofferzeugungsanlage A bei der Leitung 11 um eine Rückführung des in der Spaltanlage G erzeugten, angereicherten Wasserstoffgases in die Leitung 2 zur Isotopenaustauschkolonne B handelt, ist es angebracht, über die Leitung 15 angereicherten Wasserstoff aus der Leitung 2 zu entnehmen und diesen einer nicht dargestellten Hochkonzentrationsanlage zuzuführen. Je nach Größe der Ausbeute in dieser Hochkonzentration wird man den in ihr abfallenden, verarmten Wasserstoff über die Leitung 16 in die Leitung 2 zurückführen oder an einer seiner Konzentration entsprechenden Stelle in die Isotopenaustauschkolonne B geben.

Bei Verwendung einer mit dem flüssigen Ammoniak die Isotopenaustauschkolonne B durchlaufenden Kontaktsuspension ist am Ammoniakaustritt der Kolonne in der Leitung 9 eine als Filter od. dgl. ausgebildete Abtrennvorrichtung F für die Kontaktsubstanz vorgesehen. Von dieser Vorrichtung aus wird die von dem angereicherten Ammoniak abgeschiedene Kontaktsubstanz in ständigem Umlauf über die strichliniert angedeutete Leitung 17 in die Leitung 8 zurückgeführt.

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur Gewinnung von an Deuterium angereichertem Wasser oder Wasserstoff in Verbindung mit einer Ammoniaksynthese durch katalytischen Isotopenaustausch zwischen dem Ausgangswasserstoff für die Synthese und einem Teil des zum Wasserstoff im Gegenstrom geführten, synthetisch erzeugten Ammoniaks, dadurch gekennzeichnet, daß das aus dem an Deuterium abgereicherten Ausgangswasserstoff erzeugte Ammoniak vor der Rückführung in die Austauschkolonne (B) einem an sich bekannten Isotopenaustausch mit Wasser natürlicher Deuteriumkonzentration unterzogen und das der Austauschkolonne (B) mit Deuterium angereichert entnommene Ammoniak in einer Verbrennungseinrichtung oder Spaltanlage (G) zu mit D₂O angereichertem Wasser und Stickoxyd verbrannt oder in Stickstoff und deuteriumangereichertem Wasserstoff gespalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in der Spaltanlage gewonnene, mit Deuterium angereicherte Wasserstoff teilweise einer Hochkonzentrationsstufe (H) zugeführt und teilweise zusammen mit dem Ausgangswasserstoff in die Isotopenaustauschkolonne (B) zurückgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das in der Verbrennungseinrichtung (G) gewonnene, angereicherte Wasser teilweise einer Hochkonzentrationsstufe (H) zugeführt und teilweise in die Anlage (A) zur Erzeugung des Ausgangswasserstoffes zurückgeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der in der Hochkonzentraüonsstufe (H) an Deuterium abgereicherte Wasserstoff zusammen mit dem Ausgangswasserstoff in die Isotopenaustauschkolonne (B) zurückgeführt wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 2, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des mit Deuterium angreicherten Wasserstoffes vor Einleitung in die Isotopenaustauschkolonne (B) zur Entnahme des Deuteriums ausgekoppelt, über (15) einer von der Hochkonzentrationsstufe (H) verschiedenen Konzentrationsstufe zugeführt, dort

an Deuterium abgereichert und der abgereicherte Wasserstoff der Kolonne (B) zugeführt wird.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das die Austauschkolonne (D) verlassende Ammoniak vor Eintritt in die Austauschkolonne (B) verflüssigt wird.

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In Betracht gezogene Druckschriften:

USA.-Patentschrift Nr. 2 690 379;

Peaceful Uses of Atomic Energy, Bd. 8, 1956, S. 403;

bekanntgemachte Unterlagen der belgischen Patentschrift Nr. 560103, 558 414.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen