Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - 1959, H. 7 - Produktion av tungt vatten, av Kåre Hannerz
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
jar utbyte mellan vätgas och flytande
ammoniak vid låg temperatur, ca —40° C. Man
använder härvid en lösning av kaliumamid i
flytande ammoniak. Amiden har den
egendomliga förmågan att möjliggöra utbyte av
väteatomer mellan den eljest så inerta vätgasen
och ammoniaken vid låg temperatur.
Man använder den flytande ammoniaken, vars
deuteriumhalt blir större än gasens, för att
tvätta ut det tunga vätet mycket effektivt ur
den från syntesgaskonvertrarna kommande
vätgasen. Denna passerar sedan vidare till
am-moniaksyntesanläggningen. Det tunga vätet
anrikas vidare genom destillation av ammoniak
innan det överföres till vatten för slutlig
anrikning.
Denna metod uppges kunna ge kostnader
understigande det rådande marknadspriset. "Vid
närmare kontakt visade sig dock det hela ännu
så länge vara ett pappersprojekt, och långvarigt
utvecklingsarbete återstår innan man kan säga
något definitivt om processens förutsättningar.
Kemiskt utbyte mellan vatten och vätgas är
väl den metod som ligger närmast till hands
när man använder väte som utgångsmaterial.
Den föreslogs redan 1940 av Urey och
användes under kriget i en kanadensisk anläggning,
där den kombinerades med elektrolys.
Vid kontakterna mellan de två ämnena
anrikas som sagt det tunga vätet i vattnet, och om
man därför låter vattnet strömma emot vätet
i kaskaden, kommer vattnet i
elektrolysceller-na att anrikas starkt. Det ansågs ej möjligt att
genomföra detta utbyte i vätskefas, emedan den
katalysator som fordras för utbyte (platina på
en bärare) inaktiveras av det flytande vattnet.
Anläggningen blev därför mycket dyrbar och
förbrukade mycket ånga.
En liknande metod är numera i drift i den
norska tungvattenanläggningen. En utredning
har gjorts av Fosfatbolaget för applicering av
denna metod på svenska förhållanden, varvid
en process med väsentligt förbättrad ekonomi
utarbetats, men på grund av den ringa
omfattningen av den svenska väteindustrin har det
ej ansetts aktuellt att använda en parasitisk
metod här.
Vid Genève-konferensen beskrevs nu en tysk
undersökning1, som visar att man kan
genomföra isotoputbytet direkt mellan vätgas och
flytande vatten, varvid man använder en i
vattnet dispergerad katalysator. Detta betyder
givetvis en mycket stark förenkling av
apparaturen, som kan bestå helt enkelt av vanliga
klockbottenkolonner. Emellertid är det
nödvändigt att göra utbytet under högt tryck för
att få upp reaktionshastigheten, vilket ökar
kostnaderna för apparaturen. Vidare blir de
erforderliga kolonnvolymerna relativt stora,
vilket kan leda till lång uppkörningstid om
man går upp med denna metod till högre
koncentrationer.
Självständiga metodei’
Man kan utnyttja kemiskt utbyte mellan två
föreningar utan att behöva åstadkomma den
nämnda överföringen av väte från den ena
föreningen till den andra, vilket som sagt kräver
för stor energi. Man utnyttjar då i stället att
fördelningskoefficienten mellan de två ämnena
varierar med temperaturen. Man låter sitt
råmaterial, vanligen vatten, genomgå ett kemiskt
utbyte med den andra utbytespartnern vid två
olika temperaturer efter varandra. Den senare
partnern cirkulerar i motström genom
utbytesstegen.
I regel ändras fördelningskoefficienten med
temperaturen, och denna princip för
isotopanrikning är alltså allmänt användbar på
system i vilka man kan åstadkomma kemiskt
utbyte. Vid några av de nämnda parasitiska
metoderna utnyttjas i själva verket denna
princip.
Vatten och vätgas, det förra i ångform, kan
t.ex. omsättas vid hög temperatur, ca 600°C,
över en katalysator. Fördelningskoefficienten
är då ganska nära 1, dvs. man får ungefär
samma deuteriumhalt i båda ämnena. Sedan
kondenserar man ut ångan, som alltså är fattig
på tungt väte. Kondensatet kastas bort. Den
från omsättningen kommande vätgasen är
däremot rikare på tungt väte än naturlig vätgas.
Man omsätter sedan den på deuterium
anrikade vätgasen med vattenånga vid en så låg
temperatur som möjligt, t.ex. 100°C. Härvid är
fördelningskoefficienten betydligt större, ca
2,5, varför huvuddelen av det deuterium
vätgasen upptagit vid den höga temperaturen nu
överförs till det vid omsättningen använda
naturliga vattnet, varigenom detta blir anrikat.
Genom att upprepa processen ett flertal gånger,
som man alltid gör i en kaskad, får man så
småningom tungt vatten.
Denna process som ligger närmast till hands,
är emellertid ekonomiskt omöjlig, om man
tvingas använda omsättning med ånga vid hög
temperatur, emedan värmekostnaderna och
kostnaderna för värmeväxlingsapparaturen blir
prohibitiva. Den tidigare nämnda tyska
metoden för omsättning i flytande fas bör i så fall
vara mera lovande. Även denna blir dock
sannolikt för dyrbar, och vidare torde
katalysatorns förgiftning bli ett mycket allvarligt
problem när man hela tiden matar in de stora
kvantiteter nytt vatten som erfordras vid
dessa processer.
När man undviker den vid enkelt utbyte
nödvändiga kemiska omvandlingen genom att
utnyttja två-temperaturprocesser blir nämligen
separationskoefficienten i stället mycket
mindre gynnsam, varigenom man tvingas att
behandla betydligt större materialmängd.
Tvåtem-peraturmetoderna ligger därför i fråga om
behandlad materialmängd någonstans emellan
destillationsmetoderna, (undantag destillation
av flytande väte) och metoderna med enkelt
kemiskt utbyte.
Vatten och svavelväte kan omsättas vid två
temperaturer. Detta är den mest ekonomiska
av de hittills kända självständiga metoderna
(Tekn. T. 1958 s. 1211). Den kan sålunda ge
obegränsade mängder tungt vatten oberoende
TEKNISK TIDSKRIFT 1959 <51
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
