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Clathrate-Based CO2 Capture from Co2-Rich Natural Gas and Biogas
ACS Sustainable Chemistry & Engineering ( IF 7.1 ) Pub Date : 2018-03-14 00:00:00 , DOI: 10.1021/acssuschemeng.8b00712 Jiyeon Lim 1 , Wonjung Choi 1 , Junghoon Mok 1 , Yongwon Seo 1
ACS Sustainable Chemistry & Engineering ( IF 7.1 ) Pub Date : 2018-03-14 00:00:00 , DOI: 10.1021/acssuschemeng.8b00712 Jiyeon Lim 1 , Wonjung Choi 1 , Junghoon Mok 1 , Yongwon Seo 1
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In this study, clathrate-based CO2 capture was investigated in the presence of thermodynamic promoters such as tetrahydrofuran (THF) and tetra-n-butyl ammonium chloride (TBAC) for upgrading CO2-rich natural gas and biogas. The phase equilibria, gas uptakes, gas composition measurements, and spectroscopic analyses of CH4 (50%), CO2 (50%), and promoter clathrates were examined with a primary focus on the effects of thermodynamic promoters on clathrate stability and cage filling behavior. The addition of THF and TBAC significantly enhanced the thermodynamic stability of CH4 (50%) and CO2 (50%) clathrates. 13C NMR and Raman spectroscopy clearly revealed that CO2 and CH4 are enclathrated in the clathrate cages. THF solutions demonstrated a faster growth rate of clathrates, but CO2 was less selective than CH4 in the THF clathrate phase due to the lower thermodynamic stability of the CO2 and THF clathrate compared to the CH4 and THF clathrate. TBAC solutions produced higher CO2 selectivity in the semiclathrate phase due to the presence of distorted small cages, which have a strong preference for CO2 molecules. The experimental results demonstrated that CO2 selectivity in the clathrate phase can be influenced by the thermodynamic stability, cage shape and dimension, and cage filling behavior in the presence of thermodynamic promoters, and thus, a suitable promoter and their optimum concentration should be carefully determined in designing and operating clathrate-based CO2 capture from natural gas or biogas.
中文翻译：
从富含Co 2的天然气和沼气中捕获基于包合物的CO 2
在这项研究中，在热力学促进剂（如四氢呋喃（THF）和四正丁基氯化铵（TBAC））的存在下研究了基于包合物的CO 2捕集，以提高富含CO 2的天然气和沼气的效率。研究了CH 4（50％），CO 2（50％）和促进剂包合物的相平衡，气体吸收，气体组成测量和光谱分析，主要着眼于热力学促进剂对包合物稳定性和笼填充的影响行为。THF和TBAC的添加显着增强了CH 4（50％）和CO 2（50％）包合物的热力学稳定性。1313 C NMR和拉曼光谱清楚地表明，CO 2和CH 4被包封在笼状笼中。THF溶液显示出更快的笼形物生长速率，但在THF笼形物相中，CO 2的选择性不如CH 4，这是因为与CH 4和THF笼形物相比，CO 2和THF笼形物的热力学稳定性较低。由于存在扭曲的小笼，TBAC溶液在半包合物相中产生了更高的CO 2选择性，而小笼对CO 2分子具有强烈的偏好。实验结果表明，CO 2在存在热力学促进剂的情况下，笼形物相的选择性会受到热力学稳定性，笼形和尺寸以及笼子填充行为的影响，因此，在设计和操作基于笼形物的笼罩剂时，应仔细确定合适的促进剂及其最佳浓度。从天然气或沼气中捕获CO 2。
更新日期：2018-03-14
中文翻译：
从富含Co 2的天然气和沼气中捕获基于包合物的CO 2
在这项研究中，在热力学促进剂（如四氢呋喃（THF）和四正丁基氯化铵（TBAC））的存在下研究了基于包合物的CO 2捕集，以提高富含CO 2的天然气和沼气的效率。研究了CH 4（50％），CO 2（50％）和促进剂包合物的相平衡，气体吸收，气体组成测量和光谱分析，主要着眼于热力学促进剂对包合物稳定性和笼填充的影响行为。THF和TBAC的添加显着增强了CH 4（50％）和CO 2（50％）包合物的热力学稳定性。1313 C NMR和拉曼光谱清楚地表明，CO 2和CH 4被包封在笼状笼中。THF溶液显示出更快的笼形物生长速率，但在THF笼形物相中，CO 2的选择性不如CH 4，这是因为与CH 4和THF笼形物相比，CO 2和THF笼形物的热力学稳定性较低。由于存在扭曲的小笼，TBAC溶液在半包合物相中产生了更高的CO 2选择性，而小笼对CO 2分子具有强烈的偏好。实验结果表明，CO 2在存在热力学促进剂的情况下，笼形物相的选择性会受到热力学稳定性，笼形和尺寸以及笼子填充行为的影响，因此，在设计和操作基于笼形物的笼罩剂时，应仔细确定合适的促进剂及其最佳浓度。从天然气或沼气中捕获CO 2。
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