149460. lajstromszámú szabadalom • Eljárás deutérium dúsítására, ill. nehézvíz előállítására

2 149.460 hideg kolonna felső végén kilépő hidrogént a 3 meleg kolonnában egyenáramban, az 5 katalizátor jelenlétében izotópcserének vetjük alá. A 3 meleg kolonnából kilépő hidrogén-vízgőzelegyet a 4 kondenzátorban kondenzáció révén választjuk szét egymástól. A vízrész csökkent deutériumtartalmú és így kiontjuk, ill. egy kaszkád alacsonyabb fokozatába vezetjük. A hidrogén-/víz-csere magas hőmérsékletű egyensúlyi helyzete miatt megközelítően felvette a hideg kolonnából kilépő víz magas deutérium tartalmát és azt az 1 hideg kolonna alsó végénél abba visszavezetjük. Lehet azonban ezen hidrogén egy részét egy kaszkád magasabb fokozatába vezetni. Azáltal, hogy a 3 meleg kolonnában vízgőzzel egyenáramú cserében dolgozunk, a 3 meleg kolonnában a cseppfolyós víz gőznyomása már nem szab felső határt e kolonna hőmérsékletének. Ennek hőmérséklete célszerűen 300—700 C° között van. A hideg kolonna hőmérséklete előnyösen 20 és 100 C° között van. Nem szükséges az 1 és 3 kolonnákat már magas nyomás alatt üzemeltetni sem. A nyomás célszerűen 50 atmoszféra alatt legyen. Meg van a lehetősége annak is, hogy a találmány szerinti üzemeltetésnél a katalizátort a víz elpárolgása után száraz állapotban nyerjük vissza és azután az. 1 hideg kolonnába táplálandó vízhez keverjük ismét hozzá, úgy, hogy a katalizátor ülepedését nagymértékben ' kizárjuk. Hasonlóképpen, mint a Becker által javasolt hidrogén és cseppfolyós víz közötti nagynyomású kicserélésnél, a találmány szerinti eljárásnál is kinyerhető mind hidrogéntartalmú gázok, pl. ammonia-szintézisgáz, mind pedig magának a víznek deutériumtartalma. Az utóbb említett változatnál a Becker-féle eljárás esetén mindenesetre a meleg kolonnában levő viszonylag alacsony hőmérséklet miatt az anyagáramlások egy hármas faktorral nagyobbak. Ez a hátrány a találmány szerinti eljárásnál szintén kiküszöbölődik, miután a meleg kolonna magas hőmérsékleteinél a moláris folyadék- és gázáramok azonos nagyságrendűek. A vízben szuszpendált katalizátor a víz elgőzölögtetése után száraz állapotban nyerhető ki és adott esetben regenerálás után, a hideg kolonna tetején tér vissza a körforgásba. Lehet ezenkívül a katalizátort nedves állapotban kinyerni és az utólagos szárításnál nyert vizet termékként felhasználni. A meleg kolonna szilárdágyas katalizátorral, előnyösen krómoxidon levő nikkellel, vagy aktív szénen levő platinával van ellátva. A találmány értelmében ezenfelül lehetőség van arra is, hogy a szuszpenziós katalizátort csupán a 3 meleg kolonna elhagyása után nyerjük ki. Ezáltal szükségtelenné válik a meleg kolonnát szilárd ággyal ellátni. Természetesen lehetséges a találmány szerinti eljárás energiaköltségeinek csökkentése céljából hőkicserélőket is beiktatni. A deutérium kivétele az 1 és 3 kolonna között történik hidrogén, vagy mégifíkább víz alakjában. Az 1. ábrán bemutatott berendezés hidrogénen, ill. vizén, ill. mindkettőn keresztül ismert módon egy elválasztó kaszkád további fokozataira csatlakoztatható. Ezáltal a fajlagos berendezési költségek jelentősen csökkenthetők. Hidrogéntartalmú gázok deutériumtartalma is kinyerhető a találmány szerinti eljárással, 'amennyiben e hidrogént egy forró kolonnában, kb. 300—700 Cc-os hőmérsékleten, vízgőzzel, egyenáramban, katalizátor jelenlétében izotópcserének vetjük alá. Ezt követően a vízgőzt kondenzáitatjuk és egy hideg dúsítokolonnában, pl. 20—100 C°-on katalizátor jelenlétében a meleg kolonnából ellenáramban vezetett hidrogén deutériumtartalmát e víz felveszi. Szabadalmi igénypontok: 1. Eljárás deutérium dúsítására, ill. nehézvíz előállítására izotópcsere segítségével hidrogén-Víz rendszerben, katalizátor jelenlétében, azzal jellemezve, hogy az izotópcserét egyik kolonnában hidrogén és cseppfolyós víz között ellenáramban játszatjuk le, míg egy ehhez csatlakozó kolonnában a deutériumcseré hidrogén és vízgőz között egyenáramban történik. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítás! módja, azzal jellemezve, hogy a vízben szuszpendált katalizátort a csatlakozó kolonnába történő belépés előtt vízelgőzölögtetéssel leválasztjuk és a hidrogén és vízgőz közötti izotópcserét szilárdágyas katalizátorral végezzük. 3. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítás! módja, azzal jellemezve, hogy az első kolonnában szuszpendált katalizátort a hidrogénnel és vízgőzzel együtt a csatlakozó kolonnába is beléptetjük és az izotópcserét e kolonnában is ezzel a katalizátorral segítjük elő. 4. Az 1—3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a második kolonnából kilépő vízgőzt kon'denzáció után az első kolonna felső végébe vezetjük, míg a kondenzáció után maradó hidrogént az első kolonna alsó végén léptetjük be. 5. Az 1—4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy azt az első kolonnában pl. 100 C° alatti hőmérsékleten, célszerűen 20—50 C°-on, míg a csatlakozó kolonnában pl. 300—700 C°-os hőmérsékleten végezzük. 1 rajz A kiadásért felel: a Közgazdasági és Jogi Könyvkiadó igazgatója G2064S. Terv Nyomda, Budapest V., Balassi Bálint utca 21-23.