一種從空氣中制取水的方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發明屬于氣體分離【技術領域】，具體涉及一種從空氣中制取水的方法和裝置。本發明裝置包括：過濾器、升壓設備、吸附分離器、膜分離器、控制閥門及其必要的管線，以及可將真空泵出口的水蒸氣冷凝、凈化等設備。含濕原料空氣首先進入過濾器，經過濾后，經升壓設備進入膜分離器，真空泵在膜的滲透側提供-30KPa～-80KPa的真空壓力，水蒸氣優先透過膜分離器經真空泵出口輸出為水蒸氣；自真空泵出口排出的水蒸氣采用冷凝技術即可連續、高效的獲得飲用水。本發明對比單純以膜分離方法或單純以吸附分離方法，或直接采用壓縮、冷凝等常規方法，效率更高，并且分離過程可連續進行。
【專利說明】一種從空氣中制取水的方法和裝置
【技術領域】
[0001]本發明屬于氣體分離【技術領域】，具體涉及一種自空氣中分離水蒸氣的方法與裝置，尤其涉及一種從空氣中制取液態水的方法和裝置。
【背景技術】
[0002]由于人類大規模開采及環境破壞以及由此帶來的氣候異常，加上我國水資源時間和空間分布極不均勻，以及水體污染的加劇，使得地表水資源嚴重匱乏，尤其是在一些干旱、沙漠地區、西部缺水區域或在一些島嶼、沿海潮濕但缺少淡水的地區，野外科考、邊境兵站、高山雷達站等特種作業模式、環境下，淡水供應非常困難，在這些地區，其獲得水的主要方式是依靠少量的降雨蓄積或者基地補給，不方便、不穩定或者費用高，這些，已成為制約這些地區經濟社會發展的瓶頸問題。
[0003]目前解決局部地區淡水短缺問題方法主要有:(I)異地送水、機動補給，(2)依賴地表水源采用凈化、海水淡化等方法取得飲用水，但不管哪種方法，因為都基于地表水源為基礎，都不能從根本上很好的解決上述特定區域、特定應用環境下的淡水水源的問題:
(1)異地送水、機動補給不僅受制于運輸條件，還有高昂的運輸成本；
(2)依賴地表水源采用凈化方法回用，不僅受制于地表水源的有無、有無不可凈化的毒素，還有高昂的凈化處理費用，比如高山雷達站，只能依賴蓄水再凈化取得飲用水，看天喝水，還將承擔高昂的費用，比如海水淡化，盡管被視為人類未來主要水源之一，工程上也有大規模的應用，但其制水成本也難以接受，而且還受制于用水區域地理位置的影響，使得該技術無法在上述廣闊干旱、沙漠地區、西部缺水區域以及野外科考、邊境兵站、高山雷達站等特種作業模式、環境下應用
事實上,大氣本身就是一個巨大的淡水庫，空氣中水蒸氣清潔且可再生，在沒有地表水源的情形下，空氣可成為我們獲取淡水的重要水源，例如，即使撒哈拉沙漠，其全年平均相對濕度也有20?30%左右，夜晚的空氣中的濕度則更大，將空氣中的水蒸氣分離出來并轉化為液態水，即可供生活或工作在上述特定區域、特定環境下的人們使用。
[0004]中國專利CN1131359C描述了一種“吸附式空氣取水裝置”，其主要由吸附床、冷凝器、凈水系統和儲水器等構成，并采用了特定的吸附劑以強化取水效果，采用了特定的吸附床、冷凝器結構包括加熱器增強了吸附劑的傳熱與冷凝器的換熱以及利用廢熱或自然能以增強取水效率，實現了一日可多次循環自空氣取水的過程，但該方案因僅采用吸附分離技術，并且吸附和解吸單獨運行，取水過程不連續；此外，解吸過程僅采用了加熱的措施為水蒸汽解吸提供能量，能量消耗大，效率不高，尤其在低濕度干旱地區采用該方案難以高效的制取水并且因為取水的不連續限制了其應用。
[0005]中國專利CN 101851946 B描述了一種“利用分離膜富集空氣水蒸氣的制水方法和裝置”，包括空氣主制水裝置與空氣輔制水裝置，該空氣主制水裝置包括主制水空氣預處理裝置、膜除濕組件、吹掃氣減壓閥、除濕空氣預冷器、除濕空氣膨脹機、吹掃氣預冷器、主制水器以及水箱，該空氣輔制水裝置包括輔制水空氣引風機、輔制水空氣濾清器以及輔制水器，并通過特定的工藝連接保證了連續制水，克服吸附法富集水蒸氣制水的技術缺點，利用分離膜富集空氣中的水蒸氣，再通過對富集氣體降溫從而制造液體水的方法，但是，因該方法僅采用膜分離技術分離從大氣中很低水蒸汽分壓的混合氣體中分離出該水蒸氣，效率不高，為了提高制水量與制水效率，對膜分離器的滲透側提供了吹掃氣的形式以增強膜分離過程，但因仍然基于較高壓力(典型的，采用壓縮機將空氣升壓至4?15bar的壓力)下進行的正壓式膜分離過程，能耗高并且系統復雜而限制了其應用，典型的，升壓至7bar壓力的壓縮機的壓力比達(7+1) /1=8倍，能耗很大，尤其在低濕度干旱地區采用該方案難以高效的制取水。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于克服單純以吸附法或膜分離方法自空氣中富集水蒸氣制水的技術缺點，提供一種可高效的、連續的從含濕空氣中分離水蒸氣制取液態水的方法及其裝置。
[0007]本發明提供的從含濕空氣中分離水蒸氣制取液態水的方法及其裝置，有別于現有技術的簡單膜分離過程或吸附分離過程，通過將膜分離技術與吸附分離技術有機結合，形成一種全新的耦合分離方法，是一種針對空氣中較低分壓水蒸氣進行分離的工藝方法。
[0008]本發明提供的從含濕空氣中分離水蒸氣制取液態水的裝置，如附圖1、2所示，它至少包括:
(1)優選但非必要的至少一個過濾器AFOl；
(2)至少一個升壓設備AB01，設置在膜分離器之前，用以將原料氣升壓到一定的壓力后送入膜分離器，或者該升壓設備可放置在膜分離器之后，用以排除自膜分離器排出的滯留氣;
(3)至少一個吸附分離器AOl;吸附分離器內填裝有能吸附水蒸氣的吸附劑(分子篩)，典型的，如填裝具有靜態水吸附容量70?170% (w/w,重量百分比)的高效水吸附劑；
(4)至少一組膜分離器，該膜分離器中的膜分離材料至少分成兩側，一側為正壓側，一側為負壓側，正壓側也即膜分離器的原料氣側，也稱為高壓側、滯留氣側，負壓側也即膜分離器的滲透氣側，也稱為低壓側、負壓側；原料氣側接鼓風機出口，滯留氣側接吸附分離器入口 ；當為多組膜分離器時，其原料氣側可并聯連接升壓設備，并分別串聯連接吸附分離器入口，滲透側至少2個，一個靠近滯留側的滲透出口接吸附分離器出口，一個靠近原料氣側的滲透出口接真空泵入口 ；該膜分離材料對待分離的混合氣體組分(空氣組分與水蒸氣)中的水蒸氣具有較高的選擇性；
(5)至少一組用于將膜分離器滯留側排出的氣體送入吸附分離器或排向大氣的控制閥門及其必要的管線；
(6)至少一組用于將吸附分離器排出的氣體送入膜分離器滲透側或排向大氣的控制閥門及其必要的管線；
(7)至少一個抽真空設備AB02，用以建立膜分離器兩側跨膜壓力比，并可為吸附分離器提供解吸動力；
(8)優選但非必要的至少一組用以調節控制真空泵出口水蒸氣循環返回鼓風機入口的控制閥門VlOl及其必要的管線； (9)如公知技術，系統還需包含必要的控制組件，以使的系統動力設備能夠運行，控制閥門能夠按照要求進行切換等；
(10)如公知技術，系統還包括可將真空泵出口的水蒸氣冷凝、凈化等設備。
[0009]基于上述從含濕空氣中分離水蒸氣制取液態水的裝置，可高效的、連續的從空氣中分離出其中較低分壓的水蒸氣、制取液態水。根據圖1，具體操作步驟如下:
(1)含濕原料空氣首先進入過濾器AF01，氣體經過過濾器AFOl過濾掉灰塵等雜質后，經升壓設備ABOl升壓至IOOpa?15Kpa，該升壓主要用以克服膜分離器MOl本身及其后續吸附分離器AOl等的流程阻力，提供足額的分離氣量，該升壓設備還可安裝在膜分離器之后吸附分離器之前的工藝管道上(圖中未示出)；
(2)經步驟(I)處理后的含濕空氣進入膜分離器MOl后，因膜分離材料對待分離的混合氣體組分(空氣組分與水蒸氣)中的水蒸氣具有較高的選擇性，真空泵AB02在膜的滲透側提供-30KPa?-80KPa的真空壓力，因此將在膜的兩側(高壓側與滲透側)形成30KPa?80KPa的跨膜壓差，在該壓差吸引下，水蒸氣優先透過膜分離器經真空泵出口輸出為水蒸氣；同時，因膜分離器至少從滲透側排出了一部分水蒸氣而在膜分離器的滯留側將排出含水蒸氣較少的貧氣，本分離過程是連續進行的；
(3)經上述膜分離分離過程，自膜分離器滯留側排出的貧氣仍然含有一定量的水蒸氣，經三通閥QDV101A引導進入吸附分離器A01，因吸附分離器內填裝有能吸附水蒸氣的吸附齊U(分子篩)，典型的，如填裝具有靜態水吸附容量70?170%(w/w，重量百分比)的高效水吸附劑，水蒸氣將被吸附劑吸附，含濕量更少的貧氣經三通閥QDV102A引導排除出系統外部；當吸附劑吸附水蒸氣飽和時，通過控制三通閥QDV101A引導自膜分離器排出的貧氣排向系統外(大氣)，將吸附分離器入口封閉，并通過控制三通閥QDV102A引導將吸附分離器吸附的水蒸氣自膜分離器的A2-2滲透口對膜分離器進行吹掃，同時，自A2-1滲透出口經真空泵輸出為水蒸氣，其中，吹掃可加強膜分離過程，使得分離更有效率，三通閥QDV102A可同時控制自吸附分離器抽出的水蒸氣進入膜分離器的滲透側而不至于嚴重影響膜分離器的分離工況，并且，經真空泵AB02的真空吸引，吸附分離器吸附了水蒸氣的吸附劑(分子篩)將獲得再生，再生后的吸附分離器即可繼續將膜分離器的滯留側排出的含水蒸氣較少的貧氣經三通閥QDV101A引導進入吸附分離器AOl吸附，如此循環往復，耦合的分離系統的分離過程仍然是連續進行的，因為耦合，可更徹底的利用原料空氣，將原料空氣中的較低分壓的水蒸氣分離出來。
[0010](4)在極端工況如沙漠地區，因空氣中含濕量較低，此時，可將自真空泵出口的至少一部分水蒸氣經調節閥VlOl循環返回至鼓風機ABOl之前與進入膜分離器的含濕原料空氣混合后進入膜分離器，這一有益的改良將增強膜分離過程，并經上述步驟連續、高效的分離原料空氣中的水蒸氣；
(5)經上述分離后的自真空泵出口排出的水蒸氣采用常規公知的冷凝技術即可連續、高效的獲得飲用水。
[0011]圖2是一種采用雙分離器耦合的自空氣中分離水蒸氣的取水方法及裝置；如上述一致，經此耦合的工藝技術可連續、高效的分離原料空氣中的水蒸氣，并采用常規公知的冷凝技術連續、高效的獲得飲用水，其不同之處在于，膜分離器與吸附分離器至少采用了 2組，當其中I組吸附分離器如AOl吸附飽和之后，通過控制閥QDV101A引導自膜分離器排出的貧氣排向系統外(大氣)將吸附分離器入口封閉，并通過控制閥QDV102A引導將吸附分離器吸附的水蒸氣自膜分離器的A2-2滲透口對膜分離器進行吹掃的同時并自A2-1滲透出口經真空泵輸出為水蒸氣，真空泵AB02對吸附分離器吸附了水蒸氣的吸附劑(分子篩)再生，同時，另I組吸附分離器即在控制閥QDV101B引導下進入吸附分離器A02進行吸附，含濕量更少的貧氣經閥QDV102B引導排除出系統外部，如此循環往復，耦合的分離系統的分離過程仍然是連續進行的，因為耦合，可更徹底的利用原料空氣，將原料空氣中的較低分壓的水蒸氣分離出來。
[0012]本發明中，所謂較低分壓的水蒸氣，系指如沙漠地區，空氣濕度將低至20%相對濕度的極端工況條件。
[0013]本發明中，所謂高效分離水蒸氣，系對比如單純以膜分離方法或單純以吸附分離方法，或直接采用壓縮、冷凝等常規方法更有效率。
[0014]本發明中，所說的選擇性，也稱分離系數、α (阿爾法)值，其一般定義為: α (阿爾法)值，空氣組分與水蒸氣的選擇性=(Q水/Q干空氣組分)；
式中Q干空氣組分與Q水分別代表膜分尚材料對待分尚的干空氣組分與水蒸氣在單位時間、壓力下純組分干空氣和水蒸氣通過膜材料的滲透量，典型的如，I大氣壓，20°C，α (阿爾法)值即為該滲透量之比。
[0015]本發明中，所用膜分離材料系指空氣組分與水蒸氣的分離系數達50?5000的各種形式的膜分離材料。
[0016]本發明中，所用吸附劑(分子篩)系指能吸附水的各種類型的吸附劑，優選高性能水吸附劑，其靜態水吸附量可達重量百分比75%?175% (w/w)。
[0017]本發明中，所說吸附塔，也可稱為吸附器、吸附床、分離器，是指裝填了至少一種可吸附水蒸氣的容器，吸附劑對混合氣體中較易吸附的水蒸氣組分有較強的吸附能力；吸附塔可以是任何要求的構造形式的吸附塔，通過吸附塔的氣流型式可用軸向流、徑向流、側向流或其它的型式，可以單個吸附塔，可以是兩塔、三塔，甚至多塔，而且每個都可包括有多個主要吸附層，或者也可沒有或設有一個或更多的預處理層用以優化吸附過程。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1為一種自空氣中分離水蒸氣的取水方法及裝置(單分離器耦合)。
[0019]圖2為一種自空氣中分離水蒸氣的取水方法及裝置(雙分離器耦合)。
[0020]圖中標號:AFOl是空氣過濾器，QDV101A/ QDV101B、QDV102A/ QDV102B 是三通閥，QDV103A/ QDV103B是兩通閥，ABOU AB02是升壓設備，VlOl是調節閥，PEOl是壓力監測設備，TE0UTE01A、TE01B是溫度監測設備，M01、M01A/B是4 口薄膜分離器，AO是膜分離器的原料氣入口也即含濕空氣入口，Al是滯留氣出口，也即貧濕空氣出口，A2，A2-1，A2-2是膜分離器負壓側也即滲透側出口，也為水蒸氣出口 ；A01、A02是吸附分離器(吸附塔)。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖以說明本發明與現有技術的不同，并進一步描述本發明。附圖中: AF01，是空氣過濾器，可以是各種形式的過濾器，包括纖維形式、濾料形式、袋式過濾，
優選采用可自清潔形式或者各種組合形式的過濾器，用于過濾、清潔進入分離器的原料空氣，保證分離器對原料空氣的清潔度要求；
QDVlOIA/ QDV101B,QDV102A/ QDV102B是三通閥，當然也可以采用同樣工藝目的、所需功能的兩通閥替代，QDV103A/ QDV103B是兩通閥，當雙分離器耦合時，QDV103A/ QDV103B可合并采用一個三通閥，前述閥門可以是各種形式的手動、自動控制、調節的截止閥、蝶閥、閘閥等，優選采用各種形式的自動調節閥，可以是氣動的、電動的、液動控制的自動閥，用于切換、隔離、調節進入與排出膜分離器或吸附分離器的待分離空氣、中間工藝氣體、廢氣等；其中，如果是自動調節閥門，它們可根據預先設定的邏輯開啟、調節或關閉以及按照監測的溫度、壓力進行流量、時間、溫度等控制調節；
ABOI, AB02，是升壓設備，可以是各種形式的壓縮設備，如活塞式、離心式、螺桿、渦旋、羅茨、液環等等壓縮形式，將氣體升壓到適當的壓力，其中，ABOl用于將待分離組分升壓到進入分離器所需的分離壓力，優選采用各種形式的鼓風機將待分離含濕空氣升壓至IOOpa?15Kpa，以克服流程阻力并提供足額的分離氣量為優選設計目標，還可安裝在膜分離器之后吸附分離器之前的工藝管道上(圖中未示出)，AB02用于將工藝氣體自膜分離器負壓側減壓至分離所需的壓力并克服后續流程的流體輸送的阻力為設計目標，同時，該設備還用于吸附分離器內氣體的解吸真空需求，典型的，減壓至_30KPa?-SOKPa的壓力，優選采用各種形式的真空泵；
VlOl是調節閥，用于將真空泵后輸出的高濕含量的水蒸氣循環返回ABOl鼓風機入口，這些閥門可以是各種形式的閥門，如各種手動、自動控制、調節的截止閥、蝶閥、閘閥等，優選采用各種形式的自動調節閥，可以是氣動的、電動的、液動的，它們可根據預先設定的邏輯，如按照監測的壓力、溫度或流量等進行控制調節，以控制循環返回ABOl鼓風機入口的流量增強分離效果；
PEOl，是壓力監測設備，用于監測真空泵入口的壓力，可安裝在一切可以實時反映進入真空泵氣體壓力的任意位置，可以是壓敏或其它任意形式的壓力監測設備；TE01\ TEOlA\TE01B，是溫度監測設備，用于監測吸附分離器的溫度，可安裝在一切可以實時反映吸附分離器內吸附劑溫度的任意位置，包括安裝在吸附分離器入口、出口通過監視進出口氣體溫度來監視吸附劑溫度的任意位置；
M01、M01A/B，是一種4 口薄膜分離器，可以是板式膜，卷式膜，中空纖維膜，膜分離器中的膜分離材料至少分成了兩側，一側為正壓側，一側為負壓側，正壓側也即膜分離器的原料氣側，也稱為高壓側、滯留氣側，負壓側也即膜分離器的滲透氣側，也稱為低壓側、負壓側，其中，AO是膜分離器的原料氣入口也即含濕空氣入口，Al是滯留氣出口，也即貧濕空氣出口，A2，A2-1，A2-2是膜分離器負壓側也即滲透側出口，水蒸氣出口 ；
AOU A02是一種吸附分離器(吸附塔)，每個吸附分離器至少由I個氣體入口與I個氣體出口，吸附分離器內裝填有吸附劑(分子篩)，可以是能吸附水分的任何分子篩，當含有水蒸氣的混合氣體進入吸附分離器后，因吸附塔內的吸附劑將吸附水分而使得流出吸附分離器的氣體較進入的混合氣體中水蒸氣更少，吸附分離器內至少吸附了一部分混合氣體的水蒸氣。
[0022]與常規技術不同，一個典型的如采用卷式或板式的分離器進行的膜分離過程中，ABOl主要以滿足提供新鮮空氣為主要目的，克服流體輸送的阻力，典型的，升壓IOOPa?1500Pa，優選的，建立IOOPa?500Pa a的風壓以克服膜分離器本身具有的氣體流通阻力，如采用板式膜，甚至僅需建立數十到幾百帕的風壓，更有將ABOl放置在板式膜之后作為廢氣排放風機的做法，目的也僅僅是為了克服原料空氣進入膜分離器的阻力以不斷的提供含濕空氣的目的，與其它采用更高的壓力進行的膜分離過程不一樣，通常采用本方法因無需將空氣壓縮至更高的壓力(典型的，如壓縮至7bar的較高壓力)而具有更低的能耗；
與常規技術不同，本發明通過膜分離過程與吸附分離過程耦合的工藝，使得分離水蒸氣的過程是連續的，并且，因與其它技術相比較，更徹底的分離了含濕空氣中的水蒸氣，或者說，如與單一膜分離過程相比較，可以采用更少的膜面積、更低的分離壓力，與單一采用吸附分離過程相比較，可以采用更少的吸附劑，此外，本發明采用的動力設備如鼓風機、真空泵在分離過程中是連續運行的，分離系統更具有效率，這在諸如沙漠干旱等含濕量非常低的地區，水蒸氣分壓極低，采用本系統在可連續獲得水蒸氣上更具有技術優勢
對比采用加熱再生吸附分離器中的吸附劑的分離水蒸氣的方法，本系統與膜分離系統耦合，真空泵既作為膜分離過程的分離動力來源，又可對吸附分離器的分子篩進行真空再生，而這點真空動力對比加熱再生的能源來說，不僅微不足道，而且系統更為簡便。
[0023]本發明的方法以相對廉價的建造成本解決了單一以膜分離方法或者吸附分離方法進行的針對含濕空氣中較低分壓水蒸氣的技術缺陷，提供的耦合的分離工藝方法更具效率,并且分離過程連續。
[0024]本發明的方法還包括可將真空泵出口的水蒸氣冷凝、凈化等設備，優選可將原料空氣用于對真空泵出口進行換熱等優化的換熱設備，可將真空泵出口的水蒸氣冷卻更有效率，同時，也不排除將廢氣熱能、太陽能用于加速吸附分離器解吸的一切措施，以進一步提高能效比。
[0025]本發明優先應用于空氣含濕組分的分離過程，但是所公開的基本原則可用于很多其它的分離場合。通過本發明的方法可以實現分離的典型實例包括氧氣/氮氣的分離、氣體干燥、二氧化碳/甲烷的分離、二氧化碳/氮氣的分離、氫氣/氮氣的分離和烯烴/烷烴的分離。
[0026]實施例，一個自空氣中取水的制水系統，按附圖1連接，其中，膜分離器采用上海傯達弗材料科技有限公司生產的板式膜分離器，其干空氣與水的分離系數為1850，膜面積裝填量為5.5m2，吸附塔內裝有上海傯達弗材料科技有限公司生產的SSAT#AW100高吸水性分子篩2.5kg，其堆積密度，0.297g/ml，靜態水吸附容量75%wt，配套選型了 I臺流量300m3/h，風壓800Pa的鼓風機，I臺抽速100L/min，裝機功率300W的真空泵，當運行如下環境溫度25°C、空氣中相對濕度RH20%的條件下時，空氣中含水量如下表，將真空泵出口的水蒸氣冷凝后每天可制取飲用水27L:
【權利要求】
1.一種從空氣中制取水的裝置，其特征在于，包括: (1)至少一個過濾器； (2)至少一個升壓設備，設置在膜分離器之前，用以將原料氣升壓到一定的壓力后送入膜分離器，或者該升壓設備可放置在膜分離器之后，用以排除自膜分離器排出的滯留氣； (3)至少一個吸附分離器；吸附分離器內填裝有能吸附水蒸氣的吸附劑； (4)至少一組膜分離器，該膜分離器中的膜分離材料至少分成兩側，一側為正壓側，一側為負壓側，正壓側也即膜分離器的原料氣側，也稱為高壓側、滯留氣側，負壓側也即膜分離器的滲透氣側，也稱為低壓側、負壓側，原料氣側接鼓風機出口，滯留氣側接吸附分離器入口 ；當為多組膜分離器時，其原料氣側并聯連接升壓設備，并分別串聯連接吸附分離器入口 ；滲透側至少2個，一個靠近滯留側的滲透出口接吸附分離器出口，一個靠近原料氣側的滲透出口接真空泵入口 ；膜分離材料對待分離的混合氣體組分中的水蒸氣具有較高的選擇性； (5)至少一組用于將膜分離器滯留側排出的氣體送入吸附分離器或排向大氣的控制閥門及其必要的管線； (6)至少一組用于將吸附分離器排出的氣體送入膜分離器滲透側或排向大氣的控制閥門及其必要的管線； (7)至少一個真空泵，用以建立膜分離器兩側跨膜壓力比，并為吸附分離器提供解吸動力； (8)至少一組用以調節控制真空泵出口水蒸氣循環返回鼓風機入口的控制閥門VlOl及其必要的管線。`
2.根據權利要求1所述的從空氣中制取水的裝置，其特征在于，所用膜分離材料，其空氣組分與水蒸氣的分離系數達50~5000。
3.根據權利要求1所述的從空氣中制取水的裝置，其特征在于，所用吸附劑，其靜態水吸附量達重量百分比75%~175% (w/w)。
4.根據權利要求1所述的從空氣中制取水的裝置，其特征在于，所述吸附分離器為單個、兩個、三個,或更多。
5.一種基于權利要求1-4之一所述的裝置,從空氣中制取水的方法,其特征在于具體步驟為: (1)含濕原料空氣首先進入過濾器，氣體經過過濾器過濾掉雜質后，經升壓設備升壓至IOOpa ~15Kpa ； (2)經步驟(1)處理后的含濕空氣進入膜分離器后，真空泵在膜的滲透側提供-30KPa~-80KPa的真空壓力，在膜的兩側形成30KPa~80KPa的跨膜壓差，在該壓差吸引下，水蒸汽優先透過膜分離器經真空泵出口輸出為水蒸汽；同時，因膜分離器至少從滲透側排出了一部分水蒸汽而在膜分離器的滯留側將排出含水蒸汽較少的貧氣，本分離過程是連續進行的； (3)經上述膜分離分離過程，自膜分離器滯留側排出的貧氣仍然含有一定量的水蒸汽，經管線上設置的三通閥引導進入吸附分離器，因吸附分離器內填裝有能吸附水蒸氣的吸附劑，水蒸汽將被吸附劑吸附，含濕量更少的貧氣經管線上設置的三通閥引導排除出系統外部；當吸附劑吸附水蒸汽飽和時，通過控制三通閥引導自膜分離器排出的貧氣排向系統外，將吸附分離器入口封閉，并通過控制三通閥引導將吸附分離器吸附的水蒸汽自膜分離器的一個滲透口對膜分離器進行吹掃，同時，自膜分離器另一個滲透出口經真空泵輸出為水蒸汽； (4)在極端工況如沙漠地區，空氣中含濕量較低時，將自真空泵出口的至少一部分水蒸汽經管線上設置的調節閥循環返回至升壓設備之前與進入膜分離器的含濕原料空氣混合后進入膜分離器，經上述步驟連續、高效的分離原料空氣中的水蒸汽； (5)經上述分離后的自真空泵出口排出的水蒸汽采用公知的冷凝技術即可連續、高效的獲得飲用 水。
【文檔編號】E03B3/28GK103510574SQ201310475184
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年10月13日 優先權日:2013年10月13日
【發明者】陳宗蓬, 羅二平, 申廣浩, 王晨, 賈吉來, 謝東紅, 俞曉峰 申請人:上海穗杉實業有限公司