[发明专利]用于借助吸收单元结合热取水设备从气体混合物中提取水的方法和装置

说明书

用于借助吸收单元结合热取水设备从潮湿的气体混合物中提取水的方法和装置。本发明涉及一种用于从潮湿的气体混合物中提取水的方法，其中，在吸收单元中将水吸收到吸收剂中并且在热取水设备将水中从吸收剂中分离出，并且使装载了水的吸收剂在热取水设备中再生，其中，在热取水设备中存在小于100℃的温度。

本发明涉及一种用于借助吸收单元结合热取水设备从气体混合物中提取水的方法和装置。

在世界的一些区域中现在已经存在过少的饮用水。这个问题在将来几年将显著增加。对此的原因一方面是气候变化，另一方面是人口和经济增长。到2020年，对水的需求预计提高40％。

在沿海地区产生饮用水和使用水的可能性在于将海水脱盐。大多从海水中借助反向渗透产生饮用水和使用水。然而，这种技术产生大量的富含盐的浓缩物作为废料。这些富含盐的浓缩物的清除通常通过引入海中实现，在海中引起较大的环境破坏。

从海中提取水、尤其是提取饮用水的可行的备选方案在于从空气中提取水。

从空气中提取饮用水可以通过不同技术实现。当前最常使用的技术是借助电力运行的冷却机将潮湿的气体混合物在表面上冷却至水的露点以下。然而，这种技术不利地具有较高的电流消耗，因为空气的水含量在环境温度时非常小并且需要一部分冷却能量以冷却载体流空气。

从空气中提取水的另一可能性在于使用干燥剂。液态的或者固态的组分可以用作干燥剂。干燥剂随即通过吸收或者吸附而被装载水。接着可以通过输入能量使被装载的干燥剂、也就是吸收体或者吸附体再生。然而，用于从空气中提取水的商业方法在约为500kWh_el/m³的所制造的饮用水的单位电流消耗方面还不利地处于海水脱盐设备的能量消耗(约5kWh_el/m³)之上两个数量级。

因此，本发明所要解决的技术问题在于，提供一种实现高能效地从气体混合物中提取水的方法和装置。

该技术问题按本发明通过按照权利要求1所述的方法和按照权利要求9所述的装置解决。

在按照本发明的用于借助吸收单元结合热取水设备从潮湿的气体混合物中提取水的方法中，首先在吸收单元中使水从气体混合物吸收到吸收剂中。接着在热取水设备中将水从被水装载的吸收剂中分离出。在此，使装载了水的吸收剂在热取水设备中浓缩并且由此再生。在此在热取水设备中存在小于100℃的温度。

按照本发明的方法以特别高能效的方式将借助吸收剂的取水与接下来通过热分离的再生相结合。热取水设备中的温度小于100℃并且因此小到使得热分离方法能够极高能效地进行并且可以考虑许多可能的热源。这有利地实现了尤其在阳光充足的地区通过太阳热来分散式地提取热量。

此外有利地可行的是，热分离和吸收都连续地或者不连续地运行。如果用于热分离过程的热量从太阳能获得，则这尤其可能在干旱阶段或者在强烈阳光照射的阶段是有利的。

在本发明的一种有利的扩展设计和设计方案中，用于从潮湿的气体混合物中提取水的方法包括以下步骤：首先由吸收单元中的吸收剂从潮湿的气体混合物吸收水。装载了水的吸收剂和载气随即被置入蒸发器中。在蒸发器中，以对流方式导引被装载的吸收剂和载气，其中，载气在蒸发器中升温并且从装载了水的吸收剂中接收第一组分。将装载了第一组分的载气导引到第一冷凝器中，在第一冷凝器中从载气中冷凝出第一组分。

热取水设备中的压力尤其是环境压力，也就是尤其处于0.5bar至1.7bar之间的范围内。由此有利地避免了载气或者吸收剂的压缩，这使得所述方法是高能效的。

用于通过吸收单元结合热取水设备从气体混合物中提取水的装置包括至少一个吸收单元，用于将水从气体混合物吸收到吸收剂中。所述装置还包括用于以被装载的吸收剂和载气运行的蒸发器，其中，蒸发器设计用于以对流方式导引被装载的吸收剂和载气。载气在蒸发器中升温并且从吸收剂中接收第一组分。吸收剂被再生和冷却。按照本发明的用于提取水的装置还包括用于从载气中冷凝出第一组分的第一冷凝器。