本发明涉及二氧化碳转化利用，具体为一种通过工业含氢驰放气提高二氧化碳分解膜反应器效率的方法。
背景技术：
1、二氧化碳分解膜反应器是二氧化碳转化利用的一种重要方法，能够催化转化二氧化碳为工业原料一氧化碳，其原理为在膜反应器中，二氧化碳分解产生一氧化碳与氧气，氧气通过氧渗透膜两侧的氧化学势差驱动并原位移出，从而可以打破化学平衡，得到更高的二氧化碳分解率；在分离出的氧气中通入甲烷，完成甲烷的部分氧化反应，增加氧渗透膜两侧的氧化学势差，又有利于氧的分离。但是甲烷的不够活泼，氧化反应速率慢，只能完成部分氧化反应，影响氧渗透膜两侧的氧化学势，使得二氧化碳分解膜反应器的效率不高。
2、然而在化工、钢铁行业中，在生产产品的同时，还会产生大量的10-50％含氢驰放气副产物，这些低热值的含氢驰放气一般会送到燃料管网进行低品质的燃烧，仅仅为了利用其剩余热量，存在能源利用不完全的问题。
技术实现思路
1、本发明要解决的技术问题是：如何提高二氧化碳分解膜反应器的效率。
2、本发明将工业含氢驰放气与膜反应器耦合，替代传统的甲烷部分氧化反应，而发生氢气氧化反应，在渗透侧可以提供一个更低的氧分压，更大的跨膜驱动力，更大的氧气移出速率，提高了供氧侧反应物的转化率和膜反应器的效率，同时研究了二氧化碳分解反应过程中的动力学，可以根据所得公式计算出反应过程的氧渗透通量。
3、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
4、一种通过工业含氢驰放气提高二氧化碳分解膜反应器效率的方法，包括如下步骤：
5、s1：构建能够选择性催化分解co2得到co，并且能够使生成的o2透过的膜反应器；
6、s2：在膜反应器的原料侧供入含有co2的原料气，使co2在原料侧发生催化分解为co和o2，在膜反应器的透过侧供入含有h2的驰放气，使h2与透过的o2进行反应生成h2o。
7、优选的，所述的膜反应器中，采用钙钛矿基透氧膜，所述的钙钛矿基透氧膜表面覆盖或者不覆盖催化剂层。
8、优选的，所述钙钛矿基透氧膜包括通式为a1-xa’xb1-yb’yo3-δ的钙钛矿型氧化物或通式为a1-xa’xb1-yb’yo3-δ-c1-zc’zo2-δ的钙钛矿-萤石双相氧化物，所述通式中a、a’为la、sm、pr、ba、ca、sr、bi、nd、ce中任意一种元素；b、b’为mn、fe、mo、ta、cu、ni、co、cr、zr、y、yb、ce、nb、al中任意一种元素；c、c’为ce、sm、y、zr、gd中任意一种元素，且0<x<1，0<y<1，0<z<1，δ为晶格缺陷数。
9、优选的，所述的催化剂层是负载型催化剂或原位析出型催化剂，按照其活性组分可分为cu基催化剂、co基催化剂、ni基催化剂、fe基催化剂、pt基催化剂、rh基催化剂、feni合金催化剂、cofe合金催化剂、cofe合金催化剂。
10、优选的，所述二氧化碳分解反应的过程中还可以根据公式：计算出反应过程的氧渗透通量。
11、优选的，所述钙钛矿基透氧膜的构型包括片式膜、非对称膜、管式膜、中空纤维膜与多通道中空纤维膜中的一种。
12、优选的，所述二氧化碳分解膜反应器中，钙钛矿基透氧膜的透过侧与还原气的进气管和反应产物气体出口管连接，钙钛矿基透氧膜的原料侧与co2、h2o进气管和反应后的气体出口管连接。
13、优选的，所述钙钛矿基透氧膜的渗透侧和原料侧相隔离。
14、优选的，所述工业含氢驰放气包括化工、钢铁、氯碱行业中排放的驰放气，所述驰放气中氢气的含量为3-50％。
15、在燃料管网中，采用低碳燃料替换含氢气的驰放气。
16、优选的，所述低碳燃料包括甲烷、生物质乙醇、甲醇。
17、优选的，所述二氧化碳分解膜反应器的操作温度为700-950℃，膜反应器为连续进料，进料侧为二氧化碳和水。
18、与现有技术相比，本发明的有益效果为：
19、(1)本发明将工业含氢驰放气与膜反应器耦合，替代传统的甲烷部分氧化反应，而发生氢气氧化反应，由于氢气比甲烷更活泼，其氧化反应速率更快，且氢气比甲烷提供的氧化学势更低，拥有更大的氧跨膜传输驱动力，因此增加了氧渗透过程的驱动力从而提高了二氧化碳分解膜反应器的效率。
20、(2)相较于将工业含氢驰放气进行低品质的燃烧，与膜反应器耦合解决了工业含氢驰放气能源利用不完全的问题，同时使用高热值的低碳燃料替代低热值的含氢驰放气进入燃料管网，实现绿色燃料替代，优化了燃料管网的燃烧工艺。
21、(3)本发明工艺简化，设备简单，节约了操作成本，同时催化转化二氧化碳为化工原料一氧化碳，降低了工业的碳排放量，为二氧化碳的减排与利用提供新的思路。
1.一种通过工业含氢驰放气提高二氧化碳分解膜反应器效率的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的通过工业含氢驰放气提高二氧化碳分解膜反应器效率的方法，其特征在于，所述的膜反应器中，采用钙钛矿基透氧膜，所述的钙钛矿基透氧膜表面覆盖或者不覆盖催化剂层。
3.根据权利要求1所述的通过工业含氢驰放气提高二氧化碳分解膜反应器效率的方法，其特征在于，所述钙钛矿基透氧膜包括通式为a1-xa’xb1-yb’yo3-δ的钙钛矿型氧化物或通式为a1-xa’xb1-yb’yo3-δ-c1-zc’zo2-δ的钙钛矿-萤石双相氧化物，所述通式中a、a’为la、sm、pr、ba、ca、sr、bi、nd、ce中任意一种元素；b、b’为mn、fe、mo、ta、cu、ni、co、cr、zr、y、yb、ce、nb、al中任意一种元素；c、c’为ce、sm、y、zr、gd中任意一种元素，且0<x<1，0<y<1，0<z<1，δ为晶格缺陷数。
4.根据权利要求1所述的通过工业含氢驰放气提高二氧化碳分解膜反应器效率的方法，其特征在于，所述的催化剂层是cu基催化剂、co基催化剂或者ni基催化剂。
5.根据权利要求1所述的通过工业含氢驰放气提高二氧化碳分解膜反应器效率的方法，其特征在于，所述二氧化碳分解反应的过程中还可以根据公式：计算出反应过程的氧渗透通量。
6.根据权利要求1所述的通过工业含氢驰放气提高二氧化碳分解膜反应器效率的方法，其特征在于，所述钙钛矿基透氧膜的构型包括片式膜、非对称膜、管式膜、中空纤维膜与多通道中空纤维膜中的一种。
7.根据权利要求1所述的通过工业含氢驰放气提高二氧化碳分解膜反应器效率的方法，其特征在于，所述二氧化碳分解膜反应器中，钙钛矿基透氧膜的透过侧与还原气的进气管和反应产物气体出口管连接，钙钛矿基透氧膜的原料侧与co2、h2o进气管和反应后的气体出口管连接。
8.根据权利要求1所述的通过工业含氢驰放气提高二氧化碳分解膜反应器效率的方法，其特征在于，所述钙钛矿基透氧膜的渗透侧和原料侧相隔离；所述工业含氢驰放气包括化工、钢铁、氯碱行业中排放的驰放气，所述驰放气中氢气的含量为3-50％。
9.根据权利要求1所述的通过工业含氢驰放气提高二氧化碳分解膜反应器效率的方法，其特征在于，在燃料管网中，采用低碳燃料替换含氢气的驰放气；所述低碳燃料包括甲烷、生物质乙醇、甲醇。
10.根据权利要求1所述的通过工业含氢驰放气提高二氧化碳分解膜反应器效率的方法，其特征在于，所述二氧化碳分解膜反应器的操作温度为700-950℃，膜反应器为连续进料，进料侧为二氧化碳和水。
