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DE1050319B - Verfahren zur Herstellung von schwerem Wasser - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von schwerem Wasser

Info

Publication number
DE1050319B
DE1050319B DENDAT1050319D DE1050319DA DE1050319B DE 1050319 B DE1050319 B DE 1050319B DE NDAT1050319 D DENDAT1050319 D DE NDAT1050319D DE 1050319D A DE1050319D A DE 1050319DA DE 1050319 B DE1050319 B DE 1050319B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
water
hydrogen sulfide
deuterium
column
columns
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DENDAT1050319D
Other languages
English (en)
Inventor
Troy N. Y. Paul Harteck (V. St. A.)
Original Assignee
Rensselaer Polytechnic Institute, Troy, N. Y. (V. St. A.)
Publication date
Publication of DE1050319B publication Critical patent/DE1050319B/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B5/00Water
    • C01B5/02Heavy water; Preparation by chemical reaction of hydrogen isotopes or their compounds, e.g. 4ND3 + 7O2 ---> 4NO2 + 6D2O, 2D2 + O2 ---> 2D2O

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
KL.l2i
INTERNAT. KL. COIb
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT 1050 319
C 01B -4/00-
Es ist schon ein Verfahren zur Herstellung von Deuteriumoxyd bekannt, bei welchem man Deuterium zwischen Wasser und Schwefelwasserstoff in der Gasphase austauscht. Dieses Verfahren hat gegenüber anderen bekannten Verfahren (Elektrolyse, Destillation von Wasser) nur beschränkte Vorteile.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren, das in einer verhältnismäßig kleinen einfachen Anlage, die überall zu erstellen ist, durchgeführt werden kann und bei dem die benötigte Energie verhältnismäßig klein ist, um den Austausch des schweren Wasserstoffs zu bewirken. Die Betriebskosten sind folglich klein im Vergleich mit allen anderen zur Zeit benutzten Verfahren.
Das erfindungsgemäße Verfahren geht von der bekannten Arbeitsweise aus, bei der ein Isotopenaustausch zwischen Wasser und Schwefelwasserstoff stattfindet, die beide im Gegenstrom zueinander durch heiße und kalte Kolonnen unter Druck geführt werden, wobei der gasförmige Schwefelwasserstoff im Kreislauf durch beide Kolonnen strömt. Es ist bereits vorgeschlagen worden, dieses bekannte Verfahren dadurch zu verbessern, daß man den Schwefelwasserstoff in flüssiger Phase anwendet und auch das Wasser im Kreislauf durch beide Kolonnen führt. Eine weitere Verbesserung wird gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung dadurch erzielt, daß man dem Schwefelwasserstoff eine mit ihm mischbare, aber mit Wasser praktisch nicht mischbare Substanz zusetzt, die einen wesentlich geringeren Dampfdruck als Schwefelwasserstoff aufweist. Beispiele für solche Substanzen sind Äthylendichlorid, Schwefelkohlenstoff, Äthylchlorid, Butan, Pentan, Methyl- und Äthylmercaptan. Des weiteren werden im vorliegenden Verfahren die Kosten für die erforderliche Kühlung dadurch herabgesetzt, daß man in einem verhältnismäßig hohen Temperaturbereich arbeitet; extrem hohe Temperaturen sollen jedoch vermieden werden.
Das Verfahren gemäß der Erfindung wird an Hand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen ist die Wasserphase durch starke schwarze Linien und die Schwefelwasserstoffphase durch zwei parallele Linden dargestellt.
In Fig. 1 stellen 1 und 2 Kolonnen dar, durch die gegeneinanderfließende Ströme von Wasser und 4-5 Schwefelwasserstoff in flüssigem Zustand geführt werden, um sie innig miteinander zu vermischen. Der Schwefelwasserstoff muß zuerst komprimiert und gekühlt werden, um ihn aus der Gasform in die flüssige Form überzuführen. Wie oben auseinandergesetzt ist, muß ein beträchtlicher Temperaturunterschied in den zwei Kolonnen herrschen, um einen genügenden Deuteriumaustausch zu bewirken. Beispielsweise wird Kolonne 1 auf +90° C und Kolonne 2 auf einer Tem-R 19109 IVa/12i
ANMELDETAG: 21.JUNI1956
BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 1 2. FEB RU AR 1 959
Verfahren zur Herstellung
von schwerem Wasser
Anmelder:
Rensselaer Polytechnic Institute,
Troy, N. Y. (V. St. A.)
Vertreter: Dipl.-Chem. Dr. A. Ullrich, Patentanwalt,
Heidelberg, Bismarckstr. 17
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 20. Oktober 1955
Paul Harteck, Troy, N. Y (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden
peratur von +10° C gehalten. Das System muß unter einem genügend starken Druck gehalten werden, um den Schwefelwasserstoff in verflüssigtem Zustand bei höherer Temperatur zu halten. Um den zur Flüssighaltung erforderlichen Druck herabzusetzen, wird dem Schwefelwasserstoff erfindungsgemäß ein Stoff zugesetzt, der in ihm löslich ist. Der Stoff muß einen niedrigen Dampfdruck, verglichen mit dem des Schwefelwasserstoffs, haben und muß mit ihm, aber nicht mit Wasser, mischbar sein. Da dieser Stoff einen niedrigeren Dampfdruck hat, wird der Gesamtdruck über der Mischung dieses Stoffes mit Schwefelwasserstoff beträchlich geringer sein als derjenige von reinem Schwefelwasserstoff bei der gleichen Temperatur. Außerdem verhindert der Zusatz einer solchen Substanz zum Schwefelwasserstoff dieKryohydratbildung. Der Umfang der Verminderung des Gesamtdrucks ist von der Menge des zugesetzten Stoffes abhängig. Die Menge an zugesetzter Substanz soll nicht mehr als das Zwei- bis Dreifache des Volumens des Schwefelwasserstoffs betragen. Der Gesamtdruck, der durch einen solchen Zusatz entsteht, wird je nach Natur der zugesetzten Substanz auf die Hälfte oder ein Drittel des ursprünglichen Wertes bei dieser Temperatur vermindert. Diese große Druckverminderung erlaubt eine Heraufsetzung der oberen Temperaturgrenze um etwa 20 bis 60° C. Eine solche Temperatursteigerung gestattet andererseits eine Heraufsetzung der unteren Temperaturgrenze, wodurch die Kühlkosten verringert werden. Durch diese Änderung entfällt auch die Verwendung eines Gefrierschutzmittels in der Wasser-
phase, wodurch eine direkte Zuführung von frischem Wasser in das System als Ersatz für aus dem Kreislauf abgezogenes, an Deuterium verarmtes Wasser möglich ist. Der Schwefelwasserstoff und die diesem zugesetzte Substanz werden aus diesem aus dem Kreislauf abgezogenen Wasser mit Hilfe von Dampf entfernt und wieder verwendet.
Die Stoffe, die als Zusätze in Frage kommen, müssen folgende Eigenschaften aufweisen:
1. Löslichkeit in Schwefelwasserstoff;
2. geringe Löslichkeit in Wasser;
3. verhältnismäßig geringen Dampfdruck, im Ver-, gleich zum Schwefelwasserstoff ungefähr ein Vj
tel bei 80° C oder weniger;
4. niederes Molekularvolumen, d. h. weniger
125 ecm pro Gramm-Mol:
5. geringere oder viel größere Dichte als Wasser.
Beispiele hierfür sind die eingangs bereits genannten Stoffe: Äthylendichlorid, Schwefelkohlenstoff, Äthylchlorid, Butan, Pentan, Methyl- und Äthylmercaptan.
Es können auch andere Zusätze, wie z.B. die folgenden Fluorchlormethan- und -äthanverbindungen benutzt werden:
Trichlorfluormethan (CCl3F),
Dichlordifluormethan (CCl2F2),
Chlortrifluormethan (CClF3),
Dichlormonofluormethan (CHCl2F),
Trichlortrifluoräthan (C2Cl3F3).
Diese Stoffe sind ungiftig, nicht entflammbar und wirken nicht korrodierend; sie sind aber weniger geeignet als die zuvor genannten Stoffe, vermutlich wegen ihres relativ hohen Molekularvolumens.
Da die Wärmekapazität des Wassers, verglichen mit der des Schwefelwasserstoffs, gering ist, kann es vorteilhaft sein, dieselbe durch Hinzufügung eines inerten Lösungsmittels, wie z. B. Alokohol, zu erhöhen, bis die Wärmekapazitäten der beiden Phasen nahezu gleich sind, vorausgesetzt, daß durch einen .solchen Zusatz das Volumen des Wasserstromes nicht so sehr erhöht wird, daß das Verfahren unwirtschaftlich wird.
Zur Erhaltung des notwendigen Druckes im System und zur Erzeugung gegeneinanderfließender Ströme der beiden Phasen durch die Kolonnen 1 und 2 werden Pumpen 3 und 4 in die Wasserleitungen 5 und 6 und Pumpen 7 und 8 in die Rohrleitungen 9 und 10 mit dem Schwefelwasserstoff geschaltet.
Ein Austausch von Deuterium aus dem Schwefelwasserstoff in das Wasser findet in der kalten Kolonne 2 statt, während ein Austausch von Deuterium aus dem Wasser in den Schwefelwasserstoff in der warmen Kolonne 1 stattfindet. Da die erste Aufgabe darin besteht, eine Deuteriumsanreicherung des Wassers zu bewirken, haben die Pumpen 7 und 8 eine größere Förderleistung als die Pumpen 3 und 4. so daß das Volumen der Schwefelwasserstoffphase im System einem Vielfachen desjenigen der Wasserphase entspricht. Zum Beispiel kann die Schwefelwasserstoffphase mit einer Geschwindigkeit von 3 780 l/min umgewälzt werden, während das Wasser nur mit einer Geschwindigkeit \on 756 l/min zirkuliert bei einer Erzeugung von ungefähr 10 t schweren Wassers pro Jahr.
Die Kieislaufführung der zwei Phasen hat eine hohe Konzentration von Deuteriumoxyd im Wasserstrom 5 aus der Tieftemperaturkolonne 2 und eine hohe Konzentrat on \ on Deuteriumsulfid im Strom 10 aus der Zone der hohen Temperatur zur Folge.
Gleichzeitig enthalten der Schwefelwasserstoffstrom 9, der aus der Kolonne 2 mit niedriger Temperatur, und das Wasser im Strom 6, das aus der Kolonne 1 mit hoher Temperatur ausströmt, verhältnismäßig niedrige Konzentrationen an Deuteriumsulfid bzw. Deuteriumoxyd.
Da der Wasserstrom 5, der aus der Kolonne 2 ausströmt, sich auf niedriger Temperatur befindet und erhitzt werden muß, bevor er in die Kolonne 1 eintritt, und der Wasserstrom 6, der aus der Kolonne 1 .ustritt, gekühlt werden muß, bevor er die Kolonne 2 ■eicht, wird ein Wärmeaustauscher 11 dazu benutzt, einen Wärmeaustausch vom Strom 6 zum Strom 5 bewirken. In ahnlicher Weise wird ein Wärmeustauscher 12 zum Wärmeaustausch zwischen dem warmen Schwefelwasserstoffstrom 10 verwendet, der aus der Kolonne 1 austritt, und dem kalten Schwefelwasserstoffstrom 9, der aus der Kolonne 2 austritt. Dieser Wärmeaustausch zwischen den warmen und kalten Teilen der Schwefelwasserstoffphase ist am wirksamsten.
Kühlvorrichtungen 13 und 14 sind zur Kühlung der Ströme der Wasserphase und der Schwefelwasserstoffphase vorgesehen, bevor sie die kalte Kolonne 2 erreichen; in entsprechender Weise dienen Vorrichtungen 15 und 16 zur Erwärmung des Wassers und des Schwefelwasserstoffs vor deren Eintritt in die warme Kolonne 1.
Die Zirkulation der Ströme erhöht die Konzentration von Deuteriumoxyd in der Wasserphase, die vorher 1 Teil auf 7000 Teile beträgt, auf etwa 1 Teil D2O in 70 Teilen, bevor ein Stillstand erreicht wird.
Ein Teilstrom 17 der angereicherten Wasserphase kann dann aus dem Rohr 5 an der Stelle 18 in eine elektrolytische Anreicherungsvorrichtung 19 abgezogen und von dort an Deuterium verarmtes Wasser durch das Rohr 20 und die Pumpe 21 bei 22 in die erste Stufe zurückgeführt werden.
Zum Ersatz des im Strom 17 aus dem System entnommenen Deuteriums kann man Deuterium in das System einführen durch Abzweigung eines Teilstromes 23 aus der Schwefelwasserstoffphase an einer Stelle, z. B. bei 24, wo sie an Deuterium verarmt ist, und ihn durch eine Austauschzone 25 gehen lassen, durch die ein entgegengesetzt fließender Strom luftbefreiten Wassers durch die Pumpe 26 gepumpt wird. Die Zone 25 wird im wesentlichen auf der gleichen Temperatur wie die Kolonne 1 gehalten. Auf diese Weise wird der Schwefelwasserstoff an Deuterium aus dem Wasser angereichert und fließt als Strom 27 bei 28 ins Hauptsystem zurück. Das die Zone 25 durch die Leitung 29 verlassende Wasser fließt in die Trennvorrichtung 30; der darin enthaltene Schwefelwasserstoff wird wiedergewonnen, komprimiert und gekühlt bis zur Verflüssigung in der Vorrichtung 31 und zur an Deuterium verarmten Schwefelwasserstoffphase im Hauptsystem bei 32 zurückgeführt. Das von dem Schwefelwasserstoff und einem Teil seines Deuteriumgehalts befreite Wasser kann als Abfallprodukt durch das Abflußrohr 33 entnommen werden.
Ein Teilstrom des die Kolonne 1 im Strom 6 verlassenden Wassers, das im wesentlichen von seinem Deuteriumgehalt befreit ist. aber Schwefelwasserstoff enthält, kann auf dem Strom 6 bei 60 abgezogen und der Schwefelwasserstofftrennvorrichtung 30 durch die Rohre 61 und 29 zugeführt werden, aus der der Schwefelwasseistoff in meinen Zirkulationsstrom bei 32 zurückgeführt wird. Das vom Schwefelwasserstoff befreite Wasser kann dann als Abfallprodukt durch das Abflußrohr 33 abgezogen werden, und frisches,
luftbefreites Wasser, das in der Vorrichtung 62 auf die Temperatur der Kolonne 1 erhitzt wurde, wird direkt bei 63 in die Kolonne 1 durch die Pumpe 64 zugespeist.
Eine weitere Anreicherung des Wassers kann erreicht werden durch die Verwendung zusatzlicher Stufen de» Zwei-Temperatur-Verfahrens, wie oben beschrieben, um eine vorbestimmte Konzentration von Deuteriumoxyd am Endausfluß zu erzeugen. So kann gemäß Fig. 2 der abgezweigte Wasserstrom 17, der aus der in Fig. 1 dargestellten Stufe abgezogen wurde, weiter angereichert werden, indem man ihn in eine warme Kolonne 1' einer anderen Stufe des Systems bringt. Eine Konzentration bis zur gewünschten Höhe wird durch Umwälzung durch die Kolonnen 1' und 2' desselben bewirkt, die mit hoher und niedriger Temperatur arl>eiten. Wärmeaustauscher 34 und 35 (entsprechend den Wärmeaustauschern 11 und 12) und zusätzliche Erhitzungsvorrichtungen 36 und 37 (ähnlich den Vorrichtungen 15 und 16) und Kühlvorrichtungen 38 und 39 (ähnlich den Vorrichtungen 13 und 14) sind vorgesehen. Die erforderlichen Pumpen (ähnlich den Pumpen 3, 4, 7 und 8 gemäß Fig. 1) sind in Fig. 2 nicht gezeigt. Da kleinere Volumina in dieser und in allen folgenden Stufen erzeugt werden, können die Kolonnen 1' und 2' und die verschiedenen erwähnten Vorrichtungen kleiner sein als die entsprechenden Kolonnen und Vorrichtungen in der vorhergehenden Stufe.
Vor der Benutzung der elektrolytischen Anreicherungsanordnung kann die angereicherte Wasserphase den Ausgangsstoff für weitere Stufen bilden und der Prozeß wiederholt werden, bis die erwünschte Anreicherungerreicht ist. Vor der Benutzung der elektrolytischen Anreicherungsanordnung ist es jedoch notwendig, den gelösten Schwefelwasserstoff aus der angereicherten Wassersphase zu entfernen. Dies kann in einem Destillations-Desorptions-Apparat 40 erreicht werden, aus dem Schwefelwasserstoff in Gasform entfernt, abgekühlt, komprimiert und durch die Leitung 41 zum Hauptsystem bei 42 zurückgeführt wird. Ein Teilstrom 43 des solcherart von Schwefelwasserstoff befreiten Wassers kann bei 44 zum Hauptsystem zurückgeführt werden, während die angereicherte Wasserphase in den Elektrolyseur 45 übergeführt wird, in dem die Endkonzentration von Deuterium im Wasser mit Hilfe der Elektrolyse durchgeführt werden kann.
Fig. 3 ist eine Einzeldarstellung der Elektrolysevorrichtung 45, die in bekannter Weise mehrere Zellen 46, 47 und 48, wie sie in Fig. 3 gezeigt sind, enthalten kann. Das angereicherte Wasser, aus dem der Schwefelwasserstoff abgetrennt worden ist, \vird durch das Rohr 49 eingeführt. Wenn man eine genügende Anzahl von Elektrolysezellen in der angegebenen Weise benutzt, erhält man einen Flüssigkeitstrom 50, der im wesentlichen aus reinem Deuteriumoxyd als Endprodukt besteht. Gasförmig aus den Behältern 46, 47 und 48 abgeschiedener Wasserstoff und abgeschiedenes Deuterium werden in bekannter Weise in den Reaktoren 51, 52 und 53 in ihre Oxyde umgewandelt. Luft oder mit Sauerstoff angereicherte Luft kann zur Oxydation des gasförmigen Deuteriums und Wasserstoffs in den Reaktoren benutzt werden. Kondensierte und gekühlte Reaktionsprodukte, bestehend aus einer Mischung gewöhnlichen und schweren Wassers, werden zu der vorangehenden Elektrolysezelle in jedem Falle wie angezeigt zurückgeführt, mit Ausnahme des Stromes 54, der aus der ersten Zelle 46 ausströmt und bei 55 in das Hauptsystem zurückgeführt wird.
Ein abgeändertes Verfahren zur Durchführung der Anreicherung ist in den Fig. 4 und 5 gezeigt, in denen 1 und 2 und 1' und 2' die Hoch- und Tieftemperaturkolonnen darstellen. In Fig. 4 sind 3, 4, 7 und 8 die Pumpen, 11 und 12 die Wärmeaustauscher, 13 und 14 die Kühlvorrichtungen und 15 und 16 die Erhitzungsvorrichtungen, die denen in Fig. 1 entsprechen.
Hier wird an Stelle der Benutzung der Wasserphase als Deuteriumsquelle für die Anreicherungsvorrichtungen der flüssige Schwefelwassersstoffstrom benutzt. Dieser wird aus der ersten Stufe zur Anreicherung an einer Stelle 56 als ein Teil des Stromes 10 entnommen und bildet das Ausgangsprodukt für die nächste Stufe 57 der Anreicherungsvorrichtung, die in Fig. 5 im einzelnen gezeigt wird.
Zum Ausgleich des Deuteriumverlustes, der durch die Abnahme der den angereicherten Schwefelwasserstoff enthaltenden Flüssigkeit an der Stelle 56 eintritt, wird derselbe Weg, wie er in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben wurde, eingeschlagen. Der an Deuterium verarmte Schwefelwasserstoff wird durch die Leitung 23 an einer geeigneten Stelle 24 abgezogen und läuft durch die Austauschzone 25, die die Temperatur der Kolonne 1 hat, im Gegenstrom zu einem Strom luftbefreiten Wassers, der mittels der Pumpe 26 gefördert wird. Der angereicherte Schwefelwasserstoffstrom wird durch die Leitung 27 zur Hauptstufe bei 28 zurückgeführt. Die Flüssigkeit, die das vom Deuterium befreite Wasser und etwas Schwefelwasserstoff enthält, wird durch die Leitung 29 zum Behälter 30 übergeführt, in dem der Schwefelwasserstoff vom Wasser abgetrennt, gekühlt und bis zur Verflüssigung im Behälter 31 komprimiert und dann zur Hauptstufe bei 32 zurückgeführt wird.
In Fig. 5 sind die Kolonnen 1' und 2'. die Wärmeaustauscher, die Kühlvorrichtungen und die Erhitzungsvorrichtungen die gleichen wie in Fig. 2 und mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Wie oben in Verbindung mit Fig. 2 erwähnt, können die Volumina der Kolonnen 1' und 2' kleiner sein als diejenigen der ersten Stufen gemäß den Fig. 1 und 4. In Fig. 5 sind die erforderlichen Kreislaufpumpen nicht gezeigt, die eine geringere Kapazität als die Pumpen der ersten Stufe besitzen können.
Die Flüssigkeit mit dem angereicherten Schwefelwasserstoff, die aus der vorhergehenden Stufe an der Stelle 56 (s. Fig. 4) abgezogen wird, wird in die nächste Stufe gemäß Fig. 5 an der Stelle 57' ein^ geführt. Die Schwefelwasserstoffphase wird im Kreislauf durch die Rohrleitung 10, den Wärmeaustauscher 35, die Kühlvorrichtung 39, die Erhitzungsvorrichtung 37 und durch die Kolonnen 1' und 2' in entgegengesetzter Richtung zur Wasserphase geführt, die durch den Wärmeaustauscher 34, die Erhitzungsvorrichtung 36, die Kühlvorrichtung 38 und durch die Kolonnen 1' und 2' geführt wird.
Die Flüssigkeit, die mit Deuterium angereichertes Wasser enthält, wird aus dieser Stufe bei 58 abgezogen und durch den Destillations-Desorptions-Apparat 40 geschickt, der ähnlich demjenigen ist, wie er in Verbindung mit Fig. 2 beschrieben ist, in dem der Schwefelwasserstoff vom Wasser getrennt, gekühlt, bis zur flüssigen Form komprimiert und zum Hauptsystem durch das Rohr 41 bei 42 zurückgeführt wird.
Ein Teil des von Schwefelwasserstoff befreiten Wassers 43 kann bei 44 in das Hauptsystem zurückgeführt werden, während das angereicherte Wasser zur Vorrichtung 45 zur endgültigen Konzentration des Deuteriums im Wasser mit Hilfe der Elektrolyse übergeführt werden kann. Die Vorrichtung 45 kann

Claims (7)

mehrere Teile enthalten, wie es in Verbindung mit Fig. 3 beschrieben wurde. Das von Deuterium befreite Wasser aus 45 wird durch das Rohr 54 entnommen und bei 55 in das Hauptsystem zurückgeführt. Der Verlust an Deuterium im Hauptsystem kann dadurch ausgeglichen werden, daß man einen Teil des an Deuterium verarmten Schwefelwasserstoffs bei 59 abzieht und ihn zur Kolonne 1 der unmittelbar vorhergehenden Stufe durch die Leitung 65 zuführt (s. auch Fig. 4). ίο Nach Wunsch kann die Schwefelwasserstoffphase in einer anderen Stufe wieder angereichert werden, indem man einen Teil derselben an einer entsprechenden Stelle, wie z. B. bei 66, abzieht. PaΤΕΝΤΑΝSPRÜCHE:
1. Verfahren zur Herstellung von schwerem Wasser durch Gegenstromaustausch von Deuterium zwischen Schwefelwasserstoff und Wasser unter Druck in HeLß-Kalt-Systemen unter Kreislaufführung des Schwefelwasserstoffs durch die Kolonnen, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwefelwasserstoff in durch Kompression und Kühlung verflüssigter Form verwendet wird, die in beiden Kolonnen herrschenden Druck-Temperatur-Verhältnisse so gewählt werden, daß der Schwefelwasserstoff in flüssigem Zustand erhalten bleibt, und dem Schwefelwasserstoff eine Substanz zugesetzt wird, die mit ihm mischbar, aber in Wasser praktisch unlöslich ist und einen wesentlieh geringeren Dampfdruck als der Schwefelwasserstoff besitzt, wobei auch das Wasser im Kreislauf durch beide Kolonnen geführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als dem Schwefelwasserstoff zuzusetzende Substanz Äthylendichlorid, Schwefelkohlenstoff, Äthylchloryd, Butan, Pentan, Methylmercaptan oder Äthylmercaptan verwendet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsströme aus der kalten Kolonne vor ihrem Eintritt in die warme Kolonne erhitzt und die Flüssigkeitsströme aus der warmen Kolonne vor ihrem Eintritt in die kalte Kolonne abgekühlt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Angleichung der Wärmekapazität der wäßrigen Phase an diejenige des Schwefelwasserstoffs dem Wasser ein indifferentes Lösungsmittel, insbesondere Alkohol, zugesetzt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an Deuterium verarmtes Wasser nach seinem Durchgang durch die Hochtemperaturkolonne aus dem Kreislauf entfernt wird und der Wasserverlust im Wasserstrom durch Einführung entlüfteten, auf die Temperatur der warmen Kolonne erhitzten Wassers in die warme Kolonne kompensiert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das aus dem Heiß-Kalt-System abgezogene deuteriumhaltige Wasser in einem nachgeschalteten zweiten Heiß-Kalt-System nach dem gleichen Verfahren weiter angereichert wird, worauf die Endanreicherung an Deuterium im Wasser in bekannter Weise durch Elektrolyse erfolgt.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturen beider Kolonnen über 0° C liegen.
In Betracht gezogene Druckschriften:
»Naturforschung und Medizin in Deutschland«,
Bd. 30, Physikalische Chemie, herausgegeben von
K. C Iu si us, Wiesbaden 1948, S. 22.
»Angewandte Chemie«, 68. Jahrgang, 1956, S. 11.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
© 809 749/343 2.
DENDAT1050319D Verfahren zur Herstellung von schwerem Wasser Pending DE1050319B (de)

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