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膜反應器的奇蹟：如何在能源與化學工業中引發革命？
在追求可持續發展的當下，膜反應器技術正逐漸成為能源與化學工業的重要創新。這種技術旨在通過整合催化合成與分離步驟，使工業過程更加高效、安全與環保。M.A.C.B.E.T.H.（膜與催化劑超越經濟與技術障礙）計劃，結合27家來自不同學術與工業界的合作夥伴，正致力於這一技術的實現，並在歐盟Horizon 2020倡議下獲得資金支持。
膜反應器的目標是通過在單一反應器中結合多重功能，來簡化傳統的下游處理。
MACBETH項目自2019年11月啟動，計畫於2024年10月結束，總預算約2050萬歐元，其中80%為歐盟資助。这一项目旨在探討和展示膜反應器在下游過程中的應用潛力，而下游過程通常涉及產品的回收與純化，這部分的能耗居高不下。項目的重點在於如何利用膜反應器取代復雜的傳統下游處理鏈，使之更高效且可持續。
氫氣生產
氫氣不僅是能源的載體，還在多種化學反應中扮演著關鍵角色。在MACBETH計畫中，氫氣將通過石油天然氣的蒸汽重整來生產。該項目專注於兩個不同的生產途徑：透過流化床膜反應器進行天然氣蒸汽重整，以及透過特設流化床膜反應器進行生物氣自熱重整。這些過程利用了鈀基膜的存在，能夠顯著降低反應器的運行溫度，從而減少資本開支與運行開支。
目前已經發表了多篇關於膜反應器中氫氣生產的學術論文，而兩台反應器預計在2024年投入使用。
丙烯生產
丙烯是多種化學品的主要構建塊，尤其是在聚丙烯生產中至關重要。傳統的丙烯生產過程如蒸汽裂解和流體催化裂化將面臨效率和成本的挑戰，而膜反應器在丙烷脫氫反應中的潛力則顯而易見。這一過程不僅能生產丙烯，還能通過鈀基膜去除氫氣，從而提升丙烯的產量並降低反應器溫度，有效緩解焦炭生成的問題。
針對丙烷脫氫的研究中，MACBETH計劃還致力於開發新型高選擇性鉑基催化劑和鈀基膜。
烯烴的氫化反應
這個反應關鍵於化學工業中生產各類特色化學品。透過創新的催化膜反應器，烯烴與合成氣的反應被優化以提高產率。研究小組在此過程中已經發表了一些具有影響力的文章，探討了支撐液相催化劑的性能。
生物催化油酯的裂解
這一過程涉及從植物油或魚油中提取omega-3脂肪酸。傳統的分離方法常會導致大量過程浪費，而在MACBETH計劃中，選擇性脂肪酶的使用使得脂肪酸的分離變得更具針對性。
長期的反應器試運行表明了該過程的可行性，並確定了能夠保證酶長壽命的運行條件。
MODELTA：MACBETH的衍生窗口
膜技術及膜反應器的潛力正日益受到重視，MODELTA B.V.於2022年11月自MACBETH項目中成立，旨在縮短學術界與工業界之間的鴻溝，提供膜及膜反應器的諮詢和建模服務。
隨著膜反應器技術的逐步應用，能源與化學工業將迎來新一輪的變革，您是否準備好迎接這場技术革命的浪潮？
