DE1237546B - Verfahren zur Gewinnung von mit Deuterium angereichertem Wasser - Google Patents
Verfahren zur Gewinnung von mit Deuterium angereichertem WasserInfo
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. CL:
COIb
Deutsche Kl.: 12 i- 5/02
Nummer: 1 237 546
Aktenzeichen: S 62459IV a/12 i
Anmeldetag: 6. April 1959
Auslegetag: 30. März 1967
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Gewinnung von mit Deuterium angereichertem
Wasserstoff durch Deuteriumaustausch zwischen Wasserstoff und Ammoniak und zur anschließenden
Produktion von schwerem Wasser.
Bei derartigen Verfahren erfolgt die Gewinnung von schwerem Wasser im Zuge einer Ammoniakherstellung.
Dies ist bekanntlich möglich ohne eine fundamentale technische Modifikation von üblichen
Ammoniakanlagen, wodurch eine wirtschaftliche Deuteriumextraktion von Wasser enthaltenden Gasen
ermöglicht wird.
Es ist ein derartiges Verfahren zur Gewinnung an schwerem Wasser angereicherten Wassers im Zuge
einer Ammoniaksynthese unter Anwendung eines Isotopenaustauschers zwischen Ammoniak und
Wasserstoffgas bekannt, bei dem der Ausgangswasserstoff mit einem Teil des aus ihm erzeugten
Ammoniaks zum Isotopenaustausch gebracht und das derart an Deuterium angereicherte Ammoniak unter
Wasserbildung verbrannt wird. Danach wird aus der Ammoniaksynthesenanlage ein Teil des darin gewonnenen
Ammoniaks durch einen Isotopenaustauscher geleitet und in diesem mit entgegenströmendem,
der Syntheseanlage zugeleitetem Wasserstoff in Austausch gebracht. Zur Erzielung eines
Trennfaktors«, der z. B. zwischen flüssigem Ammoniak
und gasförmigem Wasserstoff bei -4O0C
6 beträgt, oder, anders ausgedrückt, zu einer höchstens «fachen Anreicherung des flüssigen Ammoniaks
gegenüber dem natürlich angereicherten Wasserstoff, muß sich das Verhältnis der Mengen der in Austausch
gebrachten gasförmigen und flüssigen Phasen wie α verhalten. Das bedeutet, daß z. B. bei einer
Tagesproduktion von 100 t Ammoniak in der Synthesenanlage mindestens 117 t Ammoniak, also etwa
2O°/o mehr Ammoniak produziert werden müssen, da dieser Anteil ja für die Ammoniakproduktion verlorengeht,
wie folgende Ausführungen zeigen. Das α-fach angereicherte Ammoniak wird bei dem bekannten
Verfahren in einer Brennkammer zu Stickoxyd und mit schwerem Wasser angereichertem
Wasser verbrannt, so daß der für den Isotopenaustausch verwendete Ammoniakanteil für die allgemeine
Ammoniakproduktion verloren ist. Das angereicherte Wasser wird anschließend in einer Hochkonzentrationsanlage
aufkonzentriert. Um hochprozentiges schweres Wasser zu erzeugen, muß in dieser Anlage notwendigerweise eine weitere außerordentlich
hohe Anreicherung stattfinden, wie das folgende Zahlenbeispiel zeigt: Der den Isotopenaustauscher
durchströmende, natürlich angereicherte Verfahren zur Gewinnung von mit Deuterium
angereichertem Wasser
angereichertem Wasser
Anmelder:
Houilleres du Bassin du Nord et du
Pas-de-Calais, Douai, Nord;
Commissariat ä !'Energie Atomique, Paris;
Compagnie de Construction Mecanique
Procede Sulzer, Paris;
L'Air Liquide: Societe pour l'Etude et
!'Exploitation des Precedes Georges Claude,
Paris (Frankreich)
Vertreter:
Dipl.-Ing. H. Marsch, Patentanwalt,
Düsseldorf, Lindemannstr. 31
Düsseldorf, Lindemannstr. 31
Als Erfinder benannt:
Dr.-Ing. Jost Hänny, Winterthur (Schweiz)
Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 13. März 1959
Schweiz vom 13. März 1959
Wasserstoff enthält bekanntlich 147 ppm Deuterium. Bei einem Trennfaktor α = 6 wird das mit dem
Wasserstoff in Austausch gebrachte Ammoniak zu einem Deuteriumgehalt von höchstens 6 · 147 ppm
angereichert. Da zur Erzeugung von schwerem Wasser eine weitere Konzentrierung von
147 · 6
erforderlich ist, muß in der Hochkonzentrationsanlage eine mehr als tausendfache Anreicherung des
in sie eingeleiteten angereicherten Wassers stattfinden. Eine derartige Hochkonzentrationsanlage ist daher
gegenüber einer Anlage, in die Wasser mit einer natürlichen Anreicherung eingespeist wird, nicht wesentlich
vorteilhafter. Trotz einer nur relativ kleinen Deuteriumanreicherung des Ammoniaks in dem Isotopenaustauscher
sind bei dem bekannten Verfahren beträchtliche Energieen erforderlich, da z. B. außer
einer Überproduktion von beispielsweise 20% Am-
709 547/358
moniak im angegebenen Zahlenbeispiel in der Syntheseanlage
auch in der Anlage, die zur Erzeugung von Wasserstoff dient, eine entsprechend größere
Menge Wasserstoff erzeugt werden muß. Dieser Aufwand wird bei der Erfindung weitgehend vermindert.
Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß das in einen Kreislauf durch Heiß-Kalt-Kolonnen
strömende Ammoniak durch Deuteriumaustausch mit dem dem Ammoniak in den Kolonnen entgegenströmenden
Wasserstoff an Deuterium angereichert wird, sodann das zwischen der heißen und kalten
Kolonne entnommene angereicherte Ammoniak in ein Gemisch von N2, H2, D2 und HD gespalten wird,
aus dem Gasgemisch in einer Tieftemperaturanlage N2 auskondensiert und von den Restgasen abgetrennt
wird, worauf der auf Verflüssigungstemperatur abgekühlte, mit Deuterium angereicherte Wasserstoff
zur weiteren Anreicherung an Deuterium rektifiziert wird, er dann zu an schwerem Wasser angreichertem
Wasser verbrannt wird, das durch Rektifizieren in hochkonzentriertes schweres Wasser übergeführt
wird.
Für die Ausbildung der Endstufe gibt es mehrere Möglichkeiten. Beispielsweise kann hierin der durch
Rektifizieren mit Deuterium angereicherte Wasserstoff direkt in einer Brennkammer zu Wasser oxydiert
und dieses Wasser in einer Rektifiziervorrichtung in hochkonzentriertes schweres Wasser als
Blasenprodukt und schwach angereichertes Wasser als Kopfprodukt aufgetrennt werden. Es kann dann
vorteilhaft das der letzten Rektifiziervorrichtung als Kopfprodukt entnommene angereicherte Wasser
elektrolytisch aufgespalten werden, wobei der dabei entstehende Wasserstoff zur Anreicherung des Ammoniaks
der chemischen Austauschreaktion in den Austauschkolonnen verwendet wird.
Es kann auch in an sich bekannter Weise der durch Rektifizieren mit Deuterium in Form von im wesentlichen
HD angereicherte Wasserstoff in der Endstufe zur Aufspaltung der Wasserstoffdeuteriumbindung
aufgewärmt und über einen Katalysator geleitet, dann gekühlt, sodann in einer weiteren Rektifiziervorrichtung
das gebildete D2 vom H2 und restlichen
HD weitgehend abgetrennt und in einer Brennkammer zu bereits weitgehnd mit D2O angereichertem
schwerem Wasser oxydiert werden, das dann seinerseits durch erneutes Rektifizieren in hochkonzentriertes
D2O übergeführt wird.
Der wesentlich geringere Energieverbrauch gegenüber dem bekannten Verfahren wird durch die Kombination
der einzelnen Verfahrensschritte in der erfindungsgemäßen Weise erzielt, und zwar dadurch,
daß in der Tieftemperaturanlage, in der der Stickstoff verflüssigt, aus dem Rohgasgemisch ausgeschieden
und verdampft und der mit Deuterium angereicherte Wasserstoff auf Verflüssigungstemperatur
abgekühlt wird und in der Rektifiziervorrichtung, in der er weiter angereichert wird, sowie in den daran
anschließenden Anlageteilen, in denen aus ihm durch Oxydation und Rektifikation hochkonzentriertes
schweres Wasser gewonnen wird, wesentlich geringere Stoffmengen strömen als in den entsprechenden
Anlageteilen der bekannten Anlage. Die im ersten Abschnitt des erfindungsgemäßen Verfahrens strömenden
größeren Mengen zirkulieren in einem Kreislauf, aus dem nur geringe Mengen abgezweigt werden.
Es ist auch bereits ein Verfahren vorgeschlagen worden, bei dem durch entgegenströmenden Wasserstoff
in einem Austauscher an Deuterium angereichertes Ammoniak in ein Gemisch von N2, H2, D2
und HD gespalten wird, das alsdann auf zwei Hochkonzentrationsanlagen verteilt wird. Eine davon besteht
aus einem Heiß-Kalt-Kolonnenpaar, und das hierin wieder teilweise an Deuterium abgereicherte
Wasserstoffgemisch dient, neben anderweitig hergestelltem Wasserstoff von natürlicher Deuteriumkonzentration,
zuerst zur Anreicherung des Ausgangsammoniaks in besagtem Austauscher und alsdann
zur Synthese von deuteriumarmem Ammoniak, das nach Deuteriumaustausch mit Wasser von natürlicher
Deuteriumkonzentration das weiter anzureichernde und zu spaltende Ausgangsammoniak darstellt. Gewonnen
wird hierbei direkt die hochkonzentrierte Flüssigphase des Heiß-Kalt-Kolonnenpaars neben
dem Produkt der zweiten Hochkonzentrationsanlage. Das zu spaltende Ammoniak ist insbesondere nicht
— wie dies erfindungsgemäß der Fall ist — das angereicherte unmittelbare Produkt der Heiß-Kalt-Anlage,
sondern wird erst aus dem abgereicherten Wasserstoffprodukt dieser Anlage erzeugt und nachträglich
wieder angereichert.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus nachfolgendem Ausführungsbeispiel und an Hand
der Zeichnung, die in schematischer Darstellung eine Anlage zeigt, in der das erfindungsgemäße Verfahren
durchgeführt werden kann.
Die gezeigte Anlage setzt sich aus einer Sektion I zur Gewinnung von mit Deuterium angereichertem Wasserstoff durch chemische Austauschreaktionen mit Ammoniak, einer Sektion II zur weiteren Anreicherung und Abtrennung von angereichertem Wasserstoff, einer Sektion III zur Oxydation von angereichertem Wasserstoff und aus einer Sektion IV zur Gewinnung von schwerem Wasser mittels Rektifiziervorrichtung zusammen.
Die gezeigte Anlage setzt sich aus einer Sektion I zur Gewinnung von mit Deuterium angereichertem Wasserstoff durch chemische Austauschreaktionen mit Ammoniak, einer Sektion II zur weiteren Anreicherung und Abtrennung von angereichertem Wasserstoff, einer Sektion III zur Oxydation von angereichertem Wasserstoff und aus einer Sektion IV zur Gewinnung von schwerem Wasser mittels Rektifiziervorrichtung zusammen.
In der dargestellten Austauschsektion I wird das anzureichernde Ammoniak in einem Kreislauf in
einer Leitung 4 durch drei Austauscher 3, 7 und 8 geführt. Für die Extraktionskolonne 3 ist eine Zu-
und Ableitung 1 bzw. 2 zur Zu- und Abführung von aus Stickstoff- und Wasserstoffgas bestehendem Synthesegas
vorgesehen. Dieses Synthesegas wird einer in der Zeichnung nicht dargestellten Syntheseanlage
zugeführt. Es wird demnach in der Kolonne dem Wasserstoff des Synthesegases sein Deuteriumgehalt
entzogen, ohne daß, wie bei dem bekannten Verfahren, der Syntheseanlage ein wesentlicher Anteil
des Ammoniaks für den Isotopenaustausch ständig entzogen wird. Zur Ergänzung der aus der Kreislaufleitung
in die nachgeschaltete Sektion II abgeführten Ammoniakmenge ist eine Syntheseanlage 6
angeordnet, aus der eine Leitung 5 in die Leitung 4 führt. Durch die kalte Kolonne 7 und die warme
Kolonne 8 wird einmal durch Zu- bzw. Ableitung 9 Wasserstoff und Zu- bzw. Ableitung 4 Ammoniak
im Gegenstrom zu ersterem geleitet. Aus einer Elektrolyseapparatur 11 wird Wasserstoff in den durch
die beiden Austauschkolonnen 7 und 8 führenden Kreislauf eingeleitet und eine der elektrolytisch abgespalteten
Wasserstoffmenge entsprechende Wasserstoffmenge in einer Leitung 12 aus dem Kreislauf
weggeführt. Mittels der an den Verdampfer 13 angeschlossenen Leitung 14 wird das an Deuterium angereicherte
Ammoniak in eine Crackinganlage 15 (Hitzezersetzung von Ammoniak in an sich bekannter
Weise bei Temperaturen von 900 bis 1000° C in
Anwesenheit von Nickel- und Eisenoxydkatalysatoren) zur Zerlegung des Ammoniaks in seine Komponenten
Stickstoff, Wasserstoff und Wasserstoffdeuterium eingeleitet. Diese letzteren werden zur
Verflüssigung durch die Leitung 16 in die Sektion II geführt. Von hier wird der abgetrennte Stickstoff
über eine Leitung 32 in die Ammoniaksyntheseanlage 6 zurückgeleitet bzw. kann er aus der Leitung
32 α direkt entnommen werden. Eine Teilmenge des der Rektifiziervorrichtung 20 als Kopfprodukt
entnommenen Wasserstoffs, der in der Tieftemperaturanlage als Kältemittel zirkuliert, wird mittels der
Leitung 22 der Syntheseanlage zur Gewinnung von Ammoniak zugeführt. Die der Tieftemperaturanlage
entnommene Teilmenge des Wasserstoffs ist etwas geringer als die im Rohgasgemisch, welches aus der
Crackinganlage 15 in die Tieftemperaturanlage eingeleitet wird, enthaltene Menge Wasserstoff — auf
Grund des der Rektifiziervorrichtung 20 entnommenen Bodenproduktes. Weitere Möglichkeiten bestehen
darin, entweder den der Tieftemperaturanlage entnommenen Wasserstoff mittels der Leitung 23 in
die Leitung 1 des Synthesegases einzuleiten, welches in der Austauschkolonne 3 die Deuteriumanreicherung
des Ammoniaks bewirkt, oder den Wasserstoff, gegebenenfalls gemeinsam mit dem aus der Elektrolyseapparatur
11 stammenden Wasserstoff, an entsprechender Stelle zwischen den Kolonnen 7 und 8
in die Leitung 9 in den Wasserstoffkreislauf der Sektion I einzuspeisen.
Da das dem Verdampfer 13 entnommene angereicherte Ammoniak mengenmäßig nicht vollständig
wieder aus der Syntheseanlage ersetzt wird, und zwar infolge der Überführung des Bodenproduktes der
Rektifiziervorrichtung 20 in die Sektion III und, wenn außerdem z. B. eine Teilmenge des Wasserstoffs
aus der Tieftemperaturanlage in die Leitungen 1 oder 9 des Synthesegases eingeführt wird, kann der
fehlende Anteil des Ammoniaks von außen mittels einer Leitung 4 α in den Ammoniakkreislauf eingespeist
werden.
Die Sektion II, die zur Verflüssigung und Trennung der Komponenten des Rohgasgemisches dient,
besteht aus Wärmeaustauschern 17,18,19. 25 und
27, einem Kompressor 24, Expansionsturbinen 26, 28 und einer Rektifiziervorrichtung 20 sowie aus diese
Anlageteile verbindenden Leitungen. Mittels einer Leitung 33 ist die Sektion II mit der Sektion III verbunden.
Diese Leitung führt in eine Brennkammer 34, aus welcher das Verbrennungsprodukt durch die
Leitung 35 in eine Rektifizierkolonne 36 in der Sektion IV eingespeist wird. Zur Heizung bzw. Kühlung
dieser Rektifizierkolonne dient die Vorrichtung 37 bzw. 38, in die von außerhalb der Anlage Heiz- bzw.
Kühlmittel, z. B. Wasser, eingeführt wird.
Eine Leitung 40 ist zur Entnahme des am Boden der Kolonne sich sammelnden hochprozentigen
schweren Wassers an den Boden der Kolonne angeschlossen, während an den Kopf der Kolonne eine
Leitung 39 zur Einleitung des abgereicherten Wassers in die Elektrolyseapparatur 11 angeschlossen ist.
Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens ist folgende:
In die Extraktionskolonne wird als Abtrennflüssigkeit synthetisch gewonnenes flüssiges Ammoniak von
geringer Deuteriumanreicherung eingeführt, das die Extraktionsvorrichtung unter wieder angereichert
verläßt, da inzwischen mit dem aufsteigenden Synthesegasgemisch eine chemische Austauschreaktion
stattgefunden hat, bei der nach der Gleichung
NH,
HD — > NH2D + H2
eine starke Anreicherung des Ammoniaks an Deuterium erfolgt ist. Ist nun das flüssige Ammoniak, in
dem ein Katalysator gelöst ist, auf ein Mehrfaches des Normalgehaltes an Deuterium angereichert worden,
so findet in der kalten Austauschkolonne eine weitere Anreicherung an Deuterium im Ammoniak
auf Grund eines Isotopenaustausches mit entgegenströmendem angereichertem Wasserstoff statt. Das
nunmehr stark angereicherte Ammoniak wird zum Teil im Verdampfer 13 verdampft und der Crackinganlage
15 zugeführt, in welcher es in seine Komponenten zerlegt und sodann das Gasgemisch der Tieftemperaturanlage
zur Verflüssigung zugeleitet wird. Das im Verdampfer verbleibende flüssige Ammoniak,
welches den Katalysator in gelöster Form enthält, wird erwärmt (nicht in der Zeichnung dargestellt)
und durch die warme Austauschkolonne geleitet, in welcher eine Abreicherung des Ammoniaks zugunsten
einer Deuteriumanreicherung des von unten nach oben strömenden Wasserstoffs stattfindet.
Aus der Crackinganlage 15 wird das Rohgas im Gegenstrom zu kaltem, von Wasserstoffdeuterium befreitem
Gas in den Wärmeaustauschern 17, 18 und 19 abgekühlt und der Rektifiziervorrichtung 20 zugeführt.
Im Wärmeaustauscher 18 wird der Stickstoff aus dem Rohgas auskondensiert, aus diesem
ausgeschieden und im Gegenstrom zum Rohgas durch einen Kanal der Wärmeaustauscher 18 und 17 geführt,
wobei er verdampft und sodann wieder in die Ammoniaksyntheseanlage 6 eingeleitet wird. Der
dampfförmig am Kopf der Rektifiziervorrichtung über die Leitung 21 entnommene Wasserstoff zirkuliert
als Kältemittel in der Tieftemperaturanlage. Teilweise wird er — wie bereits beschrieben — im Gegenstrom
zum Rohgas durch die Wärmeaustauscher 19, 18 und 17 geführt, zum anderen Teil wird er durch
die Wärmeaustauscher 27 und 25 im Gegenstrom zum im Kompressor 24 verdichteten und erwärmten
Kältemittel geführt. Mittels der Leitung 22 wird ein Teil des Umlaufgases wieder in die Syntheseanlage 6
eingespeist bzw. mittels der Leitung 23 in die Extraktionskolonne 3 der Sektion I. Der restliche Teil
des Umlaufgases wird vom Kompressor 24 angesaugt und komprimiert. Nachdem die Kompressionswärme
in einem nicht dargestellten Kühler entzogen worden ist, tritt das Umlaufgas über die Leitung 22 a
hintereinander durch die Wärmeaustauscher 25 und 27 in die Expansionsturbinen 26 und 28, sodann in
den Kondensatorverdampfer 29 am unteren Ende der Kolonne. Im Kondensatorverdampfer steht der Umlaufwasserstoff
unter einem etwas höheren Druck als in der Kolonne und im Wärmeaustausch mit dem
von oben einströmenden verflüssigten, mit Deuterium angereicherten Wasserstoff. Den Dämpfen in dem
Austauscher 29 wird nunmehr Wärme entzogen, so daß die sich im unteren Raum der Kolonne sammelnde
Flüssigkeit wieder verdampft und andererseits die in dem Austauscher befindlichen Dämpfe
kondensieren. Dieses Kondensat wird über die Leitung 30, nachdem es mittels des Drosselorgans 31
entspannt worden ist, in den oberen Raum der Kolonne eingeleitet, von dem es in der Kolonne durch
die Böden hindurch abwärts strömt und im Stoff-
austausch mit den aufsteigenden Dämpfen steht. Über die Leitung 33 wird der angereicherte Wasserstoff
dampfförmig entnommen und dem Brenner 34 zugeführt. Im Brenner wird das auf Umgebungstemperatur
gebrachte Wasserstoff-Wasserstoffdeuterium-Gemisch mit Sauerstoff unter Überdruck verbrannt.
Nach der Verbrennung hat man ein Gemisch von leichtem Wasser, Wasserstoffdeuteriumoxyd und
schwerem Wasser.
Das bei der Verbrennung entstehende Dampfgemisch wird kondensiert, vom verbliebenen Sauerstoffgas
getrennt, dann verdampft und — wegen der meistens sehr feinen Dosierung — dampfförmig in
die zweite Rektifizierkolonne geleitet. Die Rektifikation führt dank der laufenden Einstellung des Gleichgewichts
zum gewünschten hochprozentigen schweren Wasser, das flüssig am unteren Ende der Kolonne
entnommen wird.
Das Kopfprodukt der Kolonne enthält nebst leichtem Wasser kleine Mengen Deuterium (vor allem
in Form von Wasserstoffdeuteriumoxyd). Die Deuteriummenge
wäre für den Prozeß verloren, wenn man das Kopfprodukt nicht über Elektrolyse in die
Sektion I zurückführen würde. Dank dieser Rückgewinnung braucht man das Kopfprodukt der Kolonne
nicht auf extrem kleine Deuteriumkonzentrationen zu treiben, um diese Deuteriumverluste möglichst
klein zu halten.
Nimmt man das gleiche Zahlenbeispiel für das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel wie für
dasjenige, das in der Einleitung für das bekannte Verfahren angegeben wird, an, so ergibt sich folgendes:
Schickt man also beispielsweise 1001 Synthesegas mit natürlich angereichertem Wasserstoff durch
den Austauscher 3 und gewinnt im Austauscher 3 eine sechsfache Deuteriumanreicherung des durch
die Leitung 4 strömenden Ammoniaks und eine weitere Anreicherung im Austauscher 7 bis auf eine
hundertfache natürliche Anreicherung des Ammoniaks, so braucht man durch die Leitung 14 nur
11 des so angereicherten Ammoniaks zu entnehmen. In der die Sektion II bildenden Tieftemperaturanlage
wird von dem Rohgas der Stickstoff verflüssigt, aus dem Rohgasgemisch ausgeschieden und verdampft
und der bei Verflüssigungstemperatur abgekühlte, mit Deuterium angereicherte Wasserstoff einer Rektifiziervorrichtung
zugeführt, in der er weiter angereichert wird. Hierin findet eine weitere Anreicherung
des Wasserstoffes statt, z. B. so weit, daß nach seiner Oxydation in einer Brennkammer 34 der Sektion III
der Endkonzentrationsstufe IV bereits Wasser mit einer 3O°/oigen Konzentration von schwerem Wasser
zugeführt wird. In der Rektifiziervorrichtung 36 erfolgt dann eine Aufkonzentrierung auf beispielsweise
99,8°/oiges schweres Wasser.
Claims (3)
1. Verfahren zur Gewinnung von mit Deuterium angereichertem Wasser durch Deuteriumaustausch
zwischen Wasserstoff und Ammoniak in Heiß-Kalt-Kolonnen und Weiterverarbeitung
des an Deuterium angereicherten Ammoniaks auf deuteriumreichen Wasserstoff und schweres Wasser,
dadurch gekennzeichnet, daß das in einem Kreislauf durch Heiß-Kalt-Kolonnen strömende Ammoniak durch Deuteriumaustausch
mit dem dem Ammoniak in den Kolonnen entgegenströmenden Wasserstoff an Deuterium angereichert
wird, sodann das zwischen der heißen und kalten Kolonne entnommene angereicherte
Ammoniak in ein Gemisch von N2, H2, D2 und
HD gespalten wird, aus dem Gasgemisch in einer Tieftemperaturanlage N2 auskondensiert und von
den Restgasen abgetrennt wird, worauf der auf Verflüssigungstemperatur abgekühlte, mit Deuterium
angereicherte Wasserstoff zur weiteren Anreicherung an Deuterium rektifiziert wird, er dann
zu an schwerem Wasser angereichertem Wasser verbrannt wird, das durch Rektifizieren in hochkonzentriertes
schweres Wasser übergeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das der letzten Rektifiziervorrichtung
als Kopfprodukt entnommene schwach angereicherte Wasser elektrolytisch aufgespalten
und der dabei entstehende schwach angereicherte Wasserstoff zur Anreicherung des Ammoniaks
bei der chemischen Austauschreaktion verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des der Wasserstoffrektifiziervorrichtung als Kopfprodukt entnommenen
Wasserstoffes nach seiner Verwendung als Kältemittel in der Tieftemperaturanlage entweder
mit dem die Heiß-Kalt-Kolonnen im Kreislauf durchströmenden Ammoniak in Deuteriumaustausch
gebracht oder mit dem aus der Tieftemperaturanlage erhaltenen Stickstoff zu Ammoniak
umgesetzt und dieser dem in den Heiß-Kalt-Kolonnen zirkulierenden Ammoniak zugeführt
wird.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 036 223.
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 036 223.
In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 1120 431.
Deutsches Patent Nr. 1120 431.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
709 547/358 3. 67 © Bundesdruckerei Berlin
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DE1036223B (de) * | 1956-08-17 | 1958-08-14 | Uhde Gmbh Friedrich | Verfahren zur Gewinnung an schwerem Wasser angereicherten Wassers im Zuge der Ammoniaksynthese unter Anwendung eines Isotopenaustausches zwischen Ammoniak und Wasserstoffgas |
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