DE2614311C2 - Verfahren und Vorrichtung zum bithermischen Isotopenaustausch - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vor- Flüssigkeitsverluste zu kompensieren, die durch das die

richtung zum bithermischen Isotopenaustausch mit den Flüssigkeit mitnehmende Gas verursacht sind. Diese

Merkmalen des Oberbegriffs der Patentansprüche 1 Zufuhr erfolgt vorteilhafterweise durch aus dem heißen

bzw.9, die sich aus FR-PS14 09 860 ergeben. Turm austretende Austauschflüssigkeit, um eine Beein-

Bei derartigen Isotopenaustauschverfahren erfolgt 5 trächtigung der Isotopengleichgewichte zu vermeiden, der Isotopenaustausch zwischen einem Gas und einer Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Flüssigkeit, die im Gegenstrom in zwei aufeinanderfol- Verfahren und eine Vorrichtung zum bithermen Isotogenden Türmen strömen, die bei verschiedenen Tempe- penaustausch zu schaffen, welche diese verschiedenen raturen arbeiten und allgemein heißer Turm und kalter Nachteile beheben und besonders eine bessere Rückge-Turm genannt werden. Die Flüssigkeit, die vom kalten io winnung der vom Gas und der Flüssigkeit, die an der Turm zum hf-ißen Turm strömt und das Ga*, das umge- Austauschreaktion teilnehmen, mkg;eführten Wärme kehrt strömt, müssen daher vGr ihrem Eintritt in jeden durch eine Wärmeübertragung vom heißen Gas zur kaldieser Türme erwärmt bzw. gekühlt werden. Um die ten Flüssigkeit und unter Benutzung der Gesamtmenge besten Austauschbedingungen zu erreichen, muß außer- der aus dem heißen Turm austretenden Austauschflüsdem das in den heißen Turm eintretende Gas mit dem is sigkeit zum Aufheizen und Dampfsättigen des in diesen Dampf der Austauschflüssigkeit gesättigt sein; umge- Turm eintretenden kalten Gases ermöglichen,
kehrt muß der im Gas enthaltene Dampf vor der Einfüh- Zur Lösung dieser Aufgabe dient gemäß der Erfinrung des Gases in den kalten Turm kondensiert werden, dung das im Anspruch 1 gekennzeichnete Verfahren uni in diesen Turm ein verhältnismäßig trockens Gas zum bithermischen Isotopenaustausch.,
einzuleiten. 20 Bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens er-

Um die für dieses Erwärmen und Abkühlen erforder- geben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 8.

liehe Energie zu begrenzen, sind bereits verschiedene Eine zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung

Maßnahmen bekannt, um den Wärmeinhalt der ver- dienende erfindungsgemäße Vorrichtung zum bithermi-

schiedenen, in der Anlage strömenden Medien zurück- sehen Isotopenaustausch ist in Anspruch 9 gekennzeich-

zugewinnen und auf die kalten, zu erwärmenden Me- 25 net Bevorzugte Ausführungsformen der Vorrichtung

dien zu übertragen. Dabei werden auch Hilfskreisläufe sind in den Ansprüchen 10 und 11 gekennzeichnet,

der Aus'auschflüssigkeit verwendet, um das in den hei- Die Erfindung wird erläutert durch die folgende Be-

ßen Turm eintretende kalte Gas mit Dampf zu sättigen Schreibung eines Ausführungsbeispieles, die sich auf die

(DE-OS 15 44 135). Zeichnungen bezieht. Hierin zeigen:die

Die FR-PS 14 09 860 des Anmelders beschreibt eine 30 Fig. la und Ib zwei schematischc: Darstellungen ei-Anlage zur Erzeugung von schwerem Wasser durch bi- ner bithermischen Isotopentrennanlage zur Durchfühthermischen Isotopenaustausch zwischen einem Gas rung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
und einer Flüssigkeit. Durch die Verwendung von Hilfs- F i g. 2 eine graphische Darstellung der Enthalpiekurkreisläufen der Austauschflüssigkeit wird eine Wärme- ven des Gases und der Arbeitsweise der Wärmeausübertragung vom heißen Gas zu dem in den heißen 35 tauscher 10 und 11.

Turm eintretenden kalten Gas und gleichzeitig die Die in Fig.la gezeigte Anlage weist einen kalten

Dampfsättigung dieses kalten Gases durch die in diesen Austauschturm 1, einen heißen Austauschturm 2, einen

unabhängigen Kreisen strömende Austauschflüssigkeit mit durchgehendem Strich gezeichneten Kreis, der den

ermöglicht Das System der Wärmerückgewinnung Kreislauf der Austauschflüssigkeit zwischen den beiden

weist einen Flüssigkeitshilfskreis auf, um das heiße Gas 40 Türmen in der durch die Pfeile angegebenen Richtung

am Ausgang des heißen Turmes in einem indirekten darstellt, und einen gestrichelt gezeichneten Kreis auf,

Wärmeaustauscher zu kühlen und die rückgewonnene in dem das Gas in der durch die Pfeile angegebenen

Wärme auf das kalte Gas vor dessen Eintritt in den Richtung zwischen den beiden Türmen strömt

heißen Turm in einem Wärmeaustauscher mit direkter Mit einem Doppelstrich ist ein Hilfskreis der AusBerührung zu übertragen. Das System weist ferner ei- 45 tauschflüssigkeit angegeben, der am Hauptkreis der nen zweiten Flüssigkeitskreis auf, um in einem Wärme- Austauschflüssigkeit in der Höhe des heißen Turms 2 austauscher mit direktem Kontakt die Wärme dem Gas angeschlossen ist.

vor dessen Eintritt in den kalten Turm zu entziehen und Dieser Hauptkreis der Austauschflüssigkeit weist ei-

s mittels eines indirekten Flüssig-Flüssig-Wärmeaus- ne erste Leitung 3 auf, die den Boden des kalten Turms 1

tauschers auf einen dritten Flüssigkeitskreis zu übertra- 50 mit dem Kopf des heißen Turmes 2 verbindet, und eine

gen, der zugleich den vor dem Eingang des heißen zweite Leitung 4 auf, die den Boden des heißen Turms 2

Turms angeordneten Wärmeaustauscher mit direktem mit dem Kopf des kalten Turms 1 verbindet sowie zwei

Kontakt speist. Leitungen 21 und 22, welche Austausche von Flüssigkeit

Dieses System der Wärmerückgewinnung weist je- mit zwei verschiedenen Isotopengehalten mit der Um-

doch einige Nachteile auf, die hauptsächlich mit der 55 gebung des durch die Leitungen 3 und 4 gebildeten

Vielzahl unabhängiger Flüssigkeitskreise zusammen- Kreislaufes ermöglichen.

hängen, welche zwischen sich teure Zwischen-Wärme- Die erste Leitung 3 ist mit mehreren Wärmeausaustauscher erfordern. Andererseits ist dieses System tauschern mit indirekter Berührung (in der Zeichnung wie auch das der erwähnten DE-OS 15 44 135 nicht an- sind drei solche Wärmeaustauscher mit den Bezugszeiwendbar im Fall eines Isotopenaustauschverfahrens 60 chen 5,6 und 7 gezeigt) und einem Erhitzer 8 ausgerüzwischen einem Gas und einer Flüssigkeit die einen stet Die zweite Leitung 4 ist mit einem Erhitzer 9, zwei gelösten Katalysator enthält, da die Verwendung von Wärmeaustauschern mit direkter Berührung 10 und 11, zwei unabhängigen Austauschflüssigkeitskreisen zum einem Kühler 12 und einer Förderpumpe 13 ausgerü-Dampfsättigen des Gases in einem Wärmeaustauscher stet. Im Gaskreislauf führt eine erste Leitung 14, welmit direktem Kontakt zu einer Ansammlung des Kataly- 65 chen den Kopf des heißen Turmes 2 mit dem Boden des sators in den Hilfskreisen führt. Der Katalysator wird in kalten Turmes 1 verbindet, durch die indirekten Wärmediese Kreise kontinuierlich durch eine Zufuhr von Aus- austauscher 7, 6 und 5, sowie die auf jeden direkten tauschflüssigkeit eingeführt, die erforderlich ist um die Wärmeaustauscher, wie 7, folgenden Kühler 15,16 und

17, während eine zweite Leitung 18 den Kopf des kalten Turmes 1 mit dem Boden des heißen Turmes 2 verbindet und dabei durch die direkten Wärmeaustauscher 11 und 10 geht Von dem aus den Leitungen 14 und 18 bestehenden Kreis gehen zwei Leitungen 23 und 24 ab, welche Austausche von Gas mit zwei verschiedenen Isotopengehalten mit einem Bereich außerhalb des Kreises ermöglichen. Die Leitung 18 weist außerdem einen zwischen den beiden direkten Wärmeaustauschern 11 und 10 angeordneten Kompressor 19 auf.

Der durch eine Doppellinie dargestellte Flüssigkeitshilfskreis weist eine Leitung 20 auf, die von der Leitung 4 des Flüssigkeitshauptkreises stromaufwärts vom Erhitzer 9 und stromabwärts vom direkten Wärmeaustauscher 10 abzweigt Diese Leitung 20 geht auch durch den indirekten Wärmeaustauscher 7.

Bei der in Fig. Ib gezeigten abgewandelten Isotopentrennanlage erfolgt das Erhitzen der Flüssigkeit des Hilfskreises 20 durch den indirekten Wärmeaustauscher 7b, durch den das aus dem heißen Turm austretende Gas geht, während ein zweiter ebenfalls indirekter Wärmeaustauscher Ta den Wärmeaustausch zwischen der in den heißen Turm eintretenden Flüssigkeit und dem daraus austretenden Gas besorgt Die gegenseitige Reihenfolge dieser Wärmeaustauscher im Kreis ist ohne Bedeutung und für die Erfindung nicht kennzeichnend.

Im Folgenden wird die Arbeitsweise dieser Anlage anhand eines Beispiels beschrieben und zwar einer Anlage zur Erzeugung von an Deuterium angereichertem Wasserstoff durch bithermischen Isotopenaustausch zwischen gasförmigem Wasserstoff und einem flüssigen Amin, wie Monomethylamin, das in Lösung Kaliummethylamid enthält, das als Katalysator für die Austauschreaktion dient

Das Monomethylamin wird in den kalten Turm 1 eingeleitet, der bei einer Temperatur von — 50⁰C arbeitet Beim Durchgang durch diesen Turm reichert es sich in Berührung mit dem im Gegenstrom strömenden gasförmige:: Wasserstoff mit Deuterium an. Es verläßt diesen Turm 1 durch die Leitung 3 und gelangt anschließend nacheinander in die indirekten Wärmeaustauscher 5, 6 und 7 und dann in den Erhitzer 8. In diesen indirekten Wärmeaustauschern wini das Monomethylamin allmählich durch den im Gegenstrom strömenden gasförmigen Wasserstoff erwärmt der vom heißen Turm herkommt und daher eine höhere Temperatur hat Die Temperatur des Monomethylamin steigt so im Wärmeaustauscher 5 von -5O⁰C auf —34° C, im Wärmeaustauscher 6 von -34° C auf +10⁰C, und es verläßt den Wärmeaustauscher 7 mit einer Temperatur von +25° C. Im Erhitzer 8 wird es weiter auf die Temperatur des heißen Turms erhitzt nämlich 30⁰C.

Im heißen Turm 2 verarmt das Monomethylamin an Deuterium zugunsten des im Gegenstrom strömenden gasförmigen Wasserstoffs. Es tritt aus diesem Turm durch die Leitung 4 aus, in die auch die Leitung 20 des Hilfskreises mündet Die Menge des in dieser Leitung 4 strömenden Monomethylamins wird also durch den Zustrom des in diesem Hilfskreis enthaltenen Monomethylamin erhöht

Die Gesamtmenge gelangt in den Erhitzer 9, wo sie auf eine Temperatur von 40⁰C erwärmt wird, und gelangt dann in den direkten Wärmeaustauscher 10.

Dieser Wärmeaustauscher 10 ist im Gegenstrom mit gasförmigem Wasserstoff mit einer Temperatur von —9° C gespeist der durch die vom kalten Turm 1 herkommende Leitung 18 über den Wärmeaustauscher 11 zugeführt wird. In diesem Wärmeaustauscher 10 verdampft ein Teil des Monomethylamins und sättigt so den mit ihm in Berührung kommenden gasförmigen Wasserstoff. Außerdem wird die vom Monomethylamin abgegebene Wärme vom gasförmigen Wasserstoff aufgenommen, der so auf die Temperatur des heißen Turmes, d. h. auf 30⁰C erwärmt wird.

Am Ausgang des Wärmeaustauschers 10 befindet sich der Strom des Monomethylamins bei einer Temperatur von 1O⁰C und wird in zwei Teilströme aufgeteilt, von denen der eine durch die Leitung 20 des Hilfskreises abgeführt und der andere Teil, der dem durch die Türme 1 und 2 strömenden Durchsatz entspricht, dem zweiten direkten Wärmeaustauscher 11 zugeführt wird, der im Gegenstrom mit dem mit einer Temperatur von — 50⁰C unmittelbar vom kalten Turm kommenden gasförmigen Wasserstoff gespeist ist

In diesem zweiten Wärmeaustauscher 11 findet ebenso eine Dampfsättigung des gasförmigen Wasserstoffs und eine Wärmeübertragung vom Monomethylamin zum Wasserstoff statt was das Erwärmen des Wasserstoffs von — 50⁰C auf —9° C ermöglicht. Das Monomethylamin verläßt diesen zweiten Wärmeaustauscher mit einer Temperatur von —45° C, durchströmt dann den Kühler 12, wo es auf — 50⁰C abgekühlt wird, und kehrt dann in den kalten Turm 1 zurück. Vor dem kalten Turm 1 jedoch wird ein Teil des Monomethylaminstromes durch die Leitung 21 abgenommen, um die flüssige Phase wieder mit Deuterium zu beladen, z. B. durch Berührung mit einer zur Deuterium-Einspeisung dienenden Gasphase, die aus reinem Wasserstoff oder mit einem Inertgas, wie Stickstoff, gemischtem Wasserstoff, bestehen kann, wenn es sich um Ammoniaksynthesegas handelt Nach der Wiederbeladung wird das Monomethylamin zum Turm 1 zurückgeleitet und dort auf einer Höhe eingeleitet die von den Eigenschaften des gewählten Schemas abhängt ohne das Wesen der Erfindung zu berühren.

Vor seiner Rückkehr in die Leitung 4 wird der Monomethylaminstrom des Hilfskreises 20 im indirekten Wärmeaustauscher 7 durch den aus dem heißen Turm 2 austretenden gasförmigen Wasserstoff auf eine Temperatur von 25° C erwärmt Durch diesen Wärmeaustauscher 7 geht auch die Leitung 3 des Hauptkreises von Monomethylamin; es handelt sich also hierbei um einen Dreifach-Wärmeaustauscher, der z. B. aus mehreren parallel angeordneten Elementen besteht die jedes aus einer bestimmten Zahl von Doppelrohren gebildet sind, bei denen durch die Innenrohre das Monomethylamin strömt das für die einen der Rohre aus dem Hauptkreis und für die anderen aus dem Hilfskreis stammt

Für den gasförmigen Wasserstoff gilt das folgende Krcislaufscherna: Am Ausgang des heißen Turmes 2 befindet sich der Wasserstoff bei einer Temperatur von + 30⁰C. Er gelangt in den indirekten Dreifach-Wärmeaustauscher 7, wo er sich auf 16° C abkühlt, und dann in den Kühler 15, den er mit einer Temperatur von 15° C verläßt Die erhöhte Durchsatzmenge an Monomethylamin, die durch diesen Dreifach-Wärmeaustauscher geht, führt bei diesem Wärmeaustauschvorgang bereits zu einer erheblichen Kondensation des im Wasserstoff enthaltenden Dampfes von Monomethylamin, und dieser kondensierte Dampf wird vom Wasserstoff in einer nicht gezeigten Trennvorrichtung abgetrennt und in den Hauptkreis des Monomethylamins zurückgeführt Der gasförmige Wasserstoff gelangt dann nacheinander in den Wärmeaustauscher 6, den er mit einer Temperatur von —3°C verläßt den Kühler 16, der ihr. auf -30⁰C abkühlt eine andere nicht gezeigte Trennvorrichtung,

den indirekten Wärmeaustauscher .5. den er mit einer Tciupcnihii' von -41,0"C¹ vorlllßi iiiul tleri Kühler 17. der ihn auf die Temperatur des kalten Turmes, d. h. —50⁰C bringt, und geht schließlich durch eine letzte nicht gezeigte Trennvorrichtung. Beim Durchgang zwischen dem heißen Turm und dem kalten Turm, vorzugsweise am Ausgang des Kühlers 17, wird ein Teil des Wasserstoffes, der in diesem Bereich den maximalen Isotopengehalt aufweist, durch die Leitung 23 abgezogen und gegebenenfalls einer anderen Anreicherungsstufe zugeführt. Ein äquivalenter Durchsatz wird durch die Zuleitung 24 in den Kreis eingeleitet, die zwischen dem heißen Turm und kalten Turm stromabwärts von der Leitung 23 und vorzugsweise nach dem Kühler 17 liegt.

Am Ausgang des kalten Turmes ί wird der Wasserstoff dem direkten Wärmeaustauscher 1 i zugeführt, in dem er sich auf —9° C erwärmt, und gelangt dann in den Kompressor 19 und dann in den direkten Wärmeaustauscher 10, wo er sich auf + 30° C erwärmt.

Aus diesem Schema des Kreislaufes des gasförmigen Wasserstoffes ergibt sich, daß einer der Hauptvorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens darin liegt, daß man diesen Wasserstoff beim Eintritt in den heißen Turm durch direkte Berührung mit dem aus diesem Turm austretenden Monomethylamin erhitzen und mit Dampf sättigen kann.

Da man das Inberührungsbringen in zwei aufeinanderfolgenden Stufen mit verschiedenen Flüssigkeitsdurchsätzen durchführt, kann man außerdem eine bessere Wärmerückgewinnung zwischen dem Gas und der Flüssigkeit bei der Dampfsättigung des Gases erreichen, wie man mit Bezug auf Fig.2 erkennt, die ein Diagramm der Enthalpiekurve des Gases und der Arbeitsweise der Wärmeaustauscher 10 und 11 wiedergibt. In dieser Figur bedeutet die Kurve Q die Enthalpiekurve des mit Monomethylamin gesättigten gasförmigen Wasserstoffs in Abhängigkeit von den Temperaturen.

Auf dieser Kurve gibt der Punkt A mit einer Abzsisse von — 50⁰C den Zustand des Gases am Ausgang des kalten Turmes 1 und der Punkt B mit der Abzsisse + 30⁰C den Zustand des Gases am Eingang des heißen Turmes 2 wieder.

Die zur Überführung des Gases vom Zustand A zum Zustand B erforderliche Wärme ist somit Qb — Qa, wobei Qb und Q_A die Ordinaten der Punkte B und A sind. Ein Teil dieser Wärme wird dem Gas durch die in den direkten Wärmeaustauschern 10 und It strömende Flüssigkeit zugeführt

Im gleichen Diagramm sind die Kurven Q\ und Qi aufgezeichnet, welche den Betrieb der Wärmeaustauscher 10 und 11 wiedergeben. Diese Kurven sind näherungsweise Geraden, deren Steigung im wesentlichen gleich dem Verhältnis der Durchsätze von Flüssigkeit und Gas in jedem Wärmeaustauscher ist

So erläutert der Abschnitt CD die Arbeitsweise des Wärmeaustauschers 10 und der Abschnitt DE die Arbeitsweise des Wärmeaustauschers 11, durch den ein geringerer Durchsatz strömt Der gestrichelte Abschnitt CD gibt die Arbeitsweise des Wärmeaustauschers 10 für den Fall an, wo sein Durchsatz der gleiche ist wie der im Wärmeaustauscher 11. Wie ersichtlich, verhindert die erhebliche Krümmung der Enthalpiekurve, daß man im Turm einen erheblichen Flüssigkeitsdurchsatz hat Die erforderliche Wärmezufuhr, um das Gas zu sättigen, ist durch den Abschnitt CH' wiedergegeben, die aus 7 austretende Flüssigkeit kann tatsächlich keine Temoeratur unter 30° — At haben (wenn 30° die Eintrittstemperatur des Gases in 7 ist). Im Fall der Figur ist .Ii - .V¹C.

Wenn man den Flüssigkeitsdurchsatz im Turin erhöht, wird der Abschnitt CH' ersichtlich kleiner, da die notwendige Wärmezufuhr CH geringer ist. Man sieht jedoch auch, daß im Wärmeaustauscher 11 ein geringerer Flüsiigkeitsdurchsatz vorliegen sollte, um sich der Enthalpiekurve so nahe wie möglich anzupassen.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil, der durch das Inberührungbringen des kalten Gases und der aus dem heißen Turm austretenden Flüssigkeit in zwei aufeinanderfolgenden Stufen erhalten wird, liegt darin, daß man die Verdichtung des Gases statt am Einlaß des heißen Turmes zwischen diesen zwei aufeinanderfolgenden Stufen und somit bei einer geringeren Zwischentemperatur vornehmen kann, was eine geringere Verdichtungsieistung erfordert.

Die Verdichtung vor dem Wärmeaustauscher 11 ist jedoch nicht zweckmäßig, da sie einen bei tiefer Temperatur arbeitenden Kompressor erfordert und eine nachteilige Erwärmung der kalten Flüssigkeit bewirken würde.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht auch erhebliche Energieeinsparungen bei der Abkühlung des vom heißen Turm zum kalten Turm strömenden Gases, besonders wenn der kalte Turm bei tiefer Temperatur arbeitet. Durch die Verwendung mehrerer aufeinanderfolgender Wärmeaustauscher mit indirekter Berührung und von Zwischenkühlern vermeidet man, daß die gesamte Kühlleistung auf dem Niveau der tiefsten Temperatur erbracht werden muß, und man kann so im ersten Kühler 15 in bestimmten Fällen direkt mit Wasser kühlen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche·

1. Verfahren zum bithermischen Isotopenaustausch, bei dem ein Gas und eine Flüssigkeit im Gegenstrom durch einen heißen Turm und einen kalten Turm strömen, wobei das aus dem kalten Turm austretende kalte Gas stromaufwärts vom heißen Turm zur Erwärmung und Dampfsättigung unter direktem Wärmeaustausch im Gegenstrom zu der aus dem heißen Turm kommenden heißen Flüssigkeit geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der direkte Wärmeaustausch in zwei Stufen mit unterschiedlichem Flüssigkeitsdurchsatz erfolgt, wobei der Flüssigkeitsdurchsatz der ersten Wärmeaustauschstufe (bezogen auf den Eintritt des kalten Gases vom kalten Turm) gleich dem nur vom heißen Turm über die zweite Wärmeaustauschstufe zugeführten Flüssigkeitsdurchsatz ist und der Flüssigkeitsdurchsatz der zweiten Wärmeaustauschstufe zu einem Teil aus dem heißen Turm und zum anderen Teil aus einem Hilfskreis kommt, wobei dieser andere Teil der Flüssigkeit in dem Hilfskreislauf durch indirekten Wärmeaustausch mit dem aus dem heißen Turm austretenden heißen Gas erwärmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der in den heißen Turm eintretenden Flüssigkeit und dem aus diesem Turm austretenden heißen Gas mindestens ein indirekter Wärmeaustausch im Gegenstrom zum Erwärmen der Flüssigkeit erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der indirekte Wärmeaustausch zwischen dem aus dem heißen Turm austretenden heißen Gas, der in den heißen Turm eintretenden FIüssigkeit und der Flüssigkeit des Hilfskreises zum Erwärmen der Flüssigkeiten in ein und demselben Wärmeaustauscher erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der indirekte Wärmeaustausch zwisehen dem aus dem heißen Turm austretenden heißen Gas und einerseits der in den heißen Turm eintretenden Flüssigkeit und andererseits der Flüssigkeit des Hilfskreises in zwei verschiedenen Wärmeaustauschern erfolgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das aus dem kalten Turm austretende Gas zwischen den beiden Stufen des direkten Wärmeaustausches komprimiert wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Gas Wasserstoff und als Flüssigkeit ein flüssiges Amin, in dem ein Katalysator gelöst ist, verwendet und dadurch an Deuterium angereicherter Wasserstoff erzeugt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Amin Monomethylamin oder ein Gemisch von Monomethylamin und Trimethylamin eingesetzt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Katalysator Kaliummethylamid eingesetzt wird.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum bithermischen Isotopenaustausch nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit

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a) einem heißen Aiistiiuschfurm,

b) einem killten Ausiuuschturm,

c) einem Flüssigkeitskreis mit

— einer ersten Leitung, die den Boden des kalten Turms mit dem Kopf des heißen Turms verbindet,

— einer zweiten Leitung, die den Boden des heißen Turms mit dem Kopf des kalten Turms verbindet,

— Fördervorrichtungen für die Flüssigkeit vom Boden des kalten Turms zum Kopf des heißen Turms und vom Boden des heißen Turms zum Kopf des kalten Turms sowie

— einer Einlaßleitung und einer Auslaßleitung für den Austausch von Flüssigkeit mit verschiedenen Isotopengehalten mit der Umgebung des Flüssigkeitskreises,

d) einem Gaskrei? mit

— einer ersten Leitung, die den Kopf des heißen Turms mit dem Boden des kalten Turms verbindet,

— einer zweiten Leitung, die den Kopf des kalten Turms mit dem Boden des heißen Turms verbindet

— Fördervorrichtungen für das Gas vom Kopf des heißen Turms zum Boden des kalten Turms und vom Kopf des kalten Turms zum Boden des heißen Turms sowie

— Ein- und Auslaßleitungen für den Austausch von Gas mit verschiedenen Isotopengehalten mit der Umgebung des Gaskreises,

e) einem Flüssigkeitshilfskreis sowie

f) direkten und indirekten Wärmeaustauschern für die Flüssigkeits- und Gaskreise,

dadurch gekennzeichnet,

daß die erste Leitung (3) des Flüssigkeitskreises c) und die erste Leitung (14) des Gaskreises d) mindestens einen indirekten Wärmeaustauscher (5, 6, 7; Ta) gemeinsam haben,

die zweite Leitung (4) des Flüssigkeitskreises c) und die zweite Leitung (18) des Gaskreises d) zwei aufeinanderfolgende direkte Wärmeaustauscher (10, 11) gemeinsam haben und

der Flüssigkeitshilfskreis (20) an die zweite Leitung (4) des Flüssigkeitskreises c) angeschlossen ist, und zwar stromaufwärts und stromabwärts von dem dem heißen Turm (2) zunächst gelegenen direkten Wärmeaustauscher (10) und ferner mit einem indirekten Wärmeaustauscher {7;7b) verbunden ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch?), dadurch gekennzeichnet, daß der im Flüssigkeitshilfskreis (20) angeordnete indirekte Wärmeaustauscher und der dem heißen Turm (2) nächstliegende gemeinsame indirekte Wärmeaustauscher für die erste Leitung (3) des Flüssigkeitskreises c) und die erste Leitung (14) des Gaskreises d) zu einem einzigen gemeinsamen Wärmeaustauscher (7) für drei Fluide vereinigt sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördervorrichtungen für das Gas aus einem in der zweiten Leitung (18) des Gaskreises d) zwischen den beiden direkten Wärmeaustauschern (10,11) angeordneten Kompressor (19) bestehen.