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膜反应器的奇迹：如何在能源与化学工业中引发革命？
在追求可持续发展的当下，膜反应器技术正逐渐成为能源与化学工业的重要创新。这种技术旨在通过整合催化合成与分离步骤，使工业过程更加高效、安全与环保。 M.A.C.B.E.T.H.（膜与催化剂超越经济与技术障碍）计划，结合27家来自不同学术与工业界的合作伙伴，正致力于这一技术的实现，并在欧盟Horizon 2020倡议下获得资金支持。
膜反应器的目标是通过在单一反应器中结合多重功能，来简化传统的下游处理。
MACBETH项目自2019年11月启动，计画于2024年10月结束，总预算约2050万欧元，其中80%为欧盟资助。这一项目旨在探讨和展示膜反应器在下游过程中的应用潜力，而下游过程通常涉及产品的回收与纯化，这部分的能耗居高不下。项目的重点在于如何利用膜反应器取代复杂的传统下游处理链，使之更高效且可持续。
氢气生产
氢气不仅是能源的载体，还在多种化学反应中扮演着关键角色。在MACBETH计画中，氢气将通过石油天然气的蒸汽重整来生产。该项目专注于两个不同的生产途径：透过流化床膜反应器进行天然气蒸汽重整，以及透过特设流化床膜反应器进行生物气自热重整。这些过程利用了钯基膜的存在，能够显著降低反应器的运行温度，从而减少资本开支与运行开支。
目前已经发表了多篇关于膜反应器中氢气生产的学术论文，而两台反应器预计在2024年投入使用。
丙烯生产
丙烯是多种化学品的主要构建块，尤其是在聚丙烯生产中至关重要。传统的丙烯生产过程如蒸汽裂解和流体催化裂化将面临效率和成本的挑战，而膜反应器在丙烷脱氢反应中的潜力则显而易见。这一过程不仅能生产丙烯，还能通过钯基膜去除氢气，从而提升丙烯的产量并降低反应器温度，有效缓解焦炭生成的问题。
针对丙烷脱氢的研究中，MACBETH计划还致力于开发新型高选择性铂基催化剂和钯基膜。
烯烃的氢化反应
这个反应关键于化学工业中生产各类特色化学品。透过创新的催化膜反应器，烯烃与合成气的反应被优化以提高产率。研究小组在此过程中已经发表了一些具有影响力的文章，探讨了支撑液相催化剂的性能。
生物催化油酯的裂解
这一过程涉及从植物油或鱼油中提取omega-3脂肪酸。传统的分离方法常会导致大量过程浪费，而在MACBETH计划中，选择性脂肪酶的使用使得脂肪酸的分离变得更具针对性。
长期的反应器试运行表明了该过程的可行性，并确定了能够保证酶长寿命的运行条件。
MODELTA：MACBETH的衍生窗口
膜技术及膜反应器的潜力正日益受到重视，MODELTA B.V.于2022年11月自MACBETH项目中成立，旨在缩短学术界与工业界之间的鸿沟，提供膜及膜反应器的咨询和建模服务。
随着膜反应器技术的逐步应用，能源与化学工业将迎来新一轮的变革，您是否准备好迎接这场技术革命的浪潮？
