一种NICE/ALSUB2/SUBOSUB3/SUB燃油脱硫吸附剂及其制备方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201410370089.0

申请日:

2014.07.30

公开号:

CN104148005A

公开日:

2014.11.19

当前法律状态:

实审

有效性:

审中

法律详情:

专利申请权的转移IPC(主分类):B01J 20/08登记生效日:20170413变更事项:申请人变更前权利人:华南理工大学变更后权利人:迪普沃科技(深圳)有限公司变更事项:地址变更前权利人:511400 广东省广州市南沙区环市大道南路25号华工大广州产研院变更后权利人:518057 广东省深圳市南山区粤海街道科技路大冲新城花园2栋1A座3101|||实质审查的生效IPC(主分类):B01J 20/08申请日:20140730|||公开

IPC分类号:

B01J20/08; B01J20/28; B01J20/30; C10G25/00

主分类号:

B01J20/08

申请人:

华南理工大学

发明人:

肖静; 李忠; 叶飞燕; 王勋; 吴洛明

地址:

511400 广东省广州市南沙区环市大道南路25号华工大广州产研院

优先权:

专利代理机构:

广州粤高专利商标代理有限公司 44102

代理人:

何淑珍

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内容摘要

本发明公开了一种NiCe/Al2O3燃油脱硫吸附剂及其制备方法。所述方法为:将硝酸镍和硝酸铈溶于去离子水,搅拌均匀,得到混合溶液;将混合溶液逐滴加入Al2O3载体中,超声搅拌均匀;干燥,煅烧,制得一种NiCe/Al2O3燃油脱硫吸附剂。所述吸附剂比表面积为50~140m2/g,孔容为0.3~0.8cm3/g,孔径尺寸为7~15nm;所述吸附剂吸附容量为4.5~8.2mg-S/g-sorb。本发明中的NiCe/Al2O3吸附剂吸附脱硫容量高,选择性高,适于深度脱硫;同时,NiCe/Al2O3吸附剂成本低,可再生循环使用,具有良好的工业应用前景。

权利要求书

1.  一种NiCe/Al2O3燃油脱硫吸附剂的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)将硝酸镍和硝酸铈溶于去离子水,搅拌均匀,得到混合溶液;
(2)将混合溶液逐滴加入Al2O3载体中,超声搅拌均匀;
(3)干燥,煅烧,制得一种NiCe/Al2O3燃油脱硫吸附剂。

2.
  根据权利要求1所述NiCe/Al2O3燃油脱硫吸附剂的制备方法,其特征在于,所述硝酸镍与硝酸铈按满足Ni/Ce摩尔比为50/1~10/1;NiCe在Al2O3载体上的负载量为5%~30%;超声功率为100~400W,超声搅拌时间为0.2~1小时;煅烧温度为400~600℃;煅烧时间为4~8小时。

3.
  根据权利要求1所述的NiCe/Al2O3燃油脱硫吸附剂的制备方法,所述去离子的加入量等于Al2O3载体的孔容积。

4.
  权利要求1-3任一所述的制备方法制备得到NiCe/Al2O3燃油脱硫吸附剂,其特征在于,所述吸附剂比表面积为50~140 m2/g, 孔容为0.3~0.8 cm3/g, 孔径尺寸为7~15 nm;所述吸附剂吸附容量为4.5~8.2 mg-S/g-sorb。

说明书

一种NiCe/Al2O3燃油脱硫吸附剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种吸附剂及其制备与应用,具体涉及一种NiCe/Al2O3燃油脱硫吸附剂及其制备方法。
背景技术
燃油含硫的危害已受到社会各届的广泛关注。含硫燃油燃烧生成的硫氧化物排放到空气中,直接会导致对人的皮肤,呼吸道和肺部的伤害。同时,硫氧化物是形成酸雨的主要原因。因此,世界各国制定了严格的燃油含硫标准来控制燃油中的硫含量。清洁燃油的生产也已成为全球石化企业研究的热点。加氢脱硫是炼油厂使用的主要燃油脱硫技术,其存在能耗大,消耗氢气,和难用于深度脱硫的问题[1]。([1]Song,C.S.;Ma,X.L.New design approaches to ultra-clean diesel fuels by deep desulfurization and deep dearomatization.Appl.Catal.B-Environ 2003,41,207-238.)。因此,研究和开发低能耗,不消耗氢气的高选择性深度脱硫技术,不仅具有科学价值,而且还具有重大的国家需求和现实意义。
吸附脱硫可在常温常压条件下直接将硫化物吸附在固体多孔吸附剂表面从而获得清洁燃油,是一种极具应用前景的燃油脱硫技术。然而,当前的吸附脱硫技术工业化面临的关键难题是:(1)吸附选择性低,从而导致深度脱硫困难;(2)吸附剂的深度脱硫吸附量很低[2]。([2]Xiao,J.;Song,C.S.;Ma,X.L.;Li,Z.Effects of Aromatics,Diesel Additives,Nitrogen Compounds,and Moisture on Adsorptive Desulfurization of Diesel Fuel over Activated Carbon.Ind.Eng.Chem.Res.2012,51,3436-3443.)因而急需开发吸附选择性高和吸附容量高的燃油脱硫吸附剂。
发明内容
为克服现有技术的缺点与不足,本发明公开了一种NiCe/Al2O3燃油脱硫吸附剂及其制备方法。该NiCe/Al2O3吸附剂吸附脱硫容量高,选择性高,适于深度脱硫;同时,NiCe/Al2O3吸附剂成本低,可再生循环使用,具有良好的工业应用前景。
本发明的目的通过如下技术方案实现:
一种NiCe/Al2O3吸附剂的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)将硝酸镍和硝酸铈溶于去离子水,搅拌均匀,得到混合溶液;
(2)将混合溶液逐滴加入Al2O3载体中,超声搅拌均匀;
(3)干燥,煅烧,制得一种NiCe/Al2O3燃油脱硫吸附剂。
上述方法中,所述硝酸镍与硝酸铈按前驱体满足Ni/Ce摩尔比为50/1~10/1;NiCe在Al2O3 载体上的负载量(质量比)为5%~30%;超声功率为100~400W,超声搅拌时间为0.2~1小时;煅烧温度为400~600℃;煅烧时间为4~8小时。
上述方法中,去离子水的加入量采用等体积浸渍法计算获得,所述去离子的加入量等于Al2O3载体的孔容积;
一种NiCe/Al2O3燃油脱硫吸附剂,所述吸附剂比表面积为50~140m2/g,孔容为0.3~0.8cm3/g,孔径尺寸为7~15nm;所述吸附剂吸附容量为4.5~8.2mg-S/g-sorb。
本发明的工作原理:
NiCe/Al2O3吸附剂中的Ni具有强还原性,可高选择性的化学吸附燃油中的有机硫形成NiS,从而实现燃油的高效脱硫。
本发明相对于现有的技术,具有如下的优点及效果:
1、该NiCe/Al2O3吸附剂吸附脱硫容量高,选择性高,适于深度脱硫;
2、该NiCe/Al2O3吸附剂成本低,可再生循环使用,具有良好的工业应用前景。
附图说明
图1为吸附剂吸附脱硫的工艺图;
图2为四个实施例中NiCe/Al2O3吸附剂的硫吸附容量图,图例中的1,2,3,4分别为实施例1,实施例2,实施例3,实施例4;
图3为实施例2制备的NiCe/Al2O3吸附剂的三次循环再生性能。
具体实施方式
NiCe/Al2O3吸附剂的制备:将硝酸镍和硝酸铈溶于去离子水,搅拌均匀;将上混合溶液逐滴加入Al2O3载体中,在超声下搅拌;干燥,煅烧,制得NiCe/Al2O3吸附剂。吸附剂的吸附脱硫的工艺图见图1。
下面结合实施例和附图对本发明做进一步描述,但本发明的实施方式并不限于此。
实施例1
NiCe/Al2O3吸附剂的制备:将硝酸镍和硝酸铈按50/1的Ni/Ce摩尔比溶于2.0ml去离子水,搅拌均匀;将上混合溶液按5%的NiCe负载量逐滴加入2.0g Al2O3载体中,在100W的超声功率的超声下搅拌1小时;干燥,在400℃下煅烧8小时,制得NiCe/Al2O3吸附剂。其脱硫容量可达4.5mg-S/g-sorb。
实施例2
NiCe/Al2O3吸附剂的制备:将硝酸镍和硝酸铈按30/1的Ni/Ce摩尔比溶于2.0ml去离子水,搅拌均匀;将上混合溶液按10%的NiCe负载量逐滴加入2.0g Al2O3载体中,在200W的超声功率的超声下搅拌0.7小时;干燥,在500℃下煅烧4小时,制得NiCe/Al2O3吸附剂。其脱硫容量可达8.2mg-S/g-sorb。
实施例3
NiCe/Al2O3吸附剂的制备:将硝酸镍和硝酸铈按20/1的Ni/Ce摩尔比溶于2.0ml去离子水,搅拌均匀;将上混合溶液按20%的NiCe负载量逐滴加入2.0g Al2O3载体中,在300W的超声功率的超声下搅拌0.5小时;干燥,在500℃下煅烧6小时,制得NiCe/Al2O3吸附剂。其脱硫容量可达7.0mg-S/g-sorb。
实施例4
NiCe/Al2O3吸附剂的制备:将硝酸镍和硝酸铈按10/1的Ni/Ce摩尔比溶于2.0ml去离子水,搅拌均匀;将上混合溶液按30%的NiCe负载量逐滴加入2.0g Al2O3载体中,在400W的超声功率的超声下搅拌0.2小时;干燥,在600℃下煅烧8小时,制得NiCe/Al2O3吸附剂。其脱硫容量可达6.4mg-S/g-sorb。
本发明提出一种新型NiCe/Al2O3吸附剂及其制备方法,其孔隙结构,晶体结构和燃油脱硫性能如下:
(1)孔隙结构
采用美国Micromeritics ASAP 2010型比表面积和孔隙分布测试仪测试了本发明制备的系列NiCe/Al2O3吸附剂的比表面积(SBET)、孔径分布(Pore size)和孔容(VTotal),结果如表1所示。表1示出,NiCe/Al2O3吸附剂比表面积为50~140m2/g,孔容为0.3~0.8cm3/g,孔径尺寸为7~15nm。
表1 本发明不同NiCe/Al2O3吸附剂的孔结构参数


(2)燃油脱硫性能的测定
本项目采用固定床装置测定吸附剂对燃油中硫脱除的透过吸附量(Sentorun-Shalaby,C.;Saha,S.K.;Ma,X.;Song,C.Mesoporous-molecular-sieve-supported nickel sorbents for adsorptive desulfurization of commercial ultra-low-sulfur diesel fuel.Appl.Catal.B-Environ 2011,101,718-726.)。具体实验步骤为:先将样品填入不锈钢吸附柱(4.6mm*150mm),装入固定床装置,在550℃下原位通氢气4小时还原Ni吸附剂,然后将吸附柱温度降到220℃。采用液相色谱泵以4.8h-1的速度将燃油带入吸附柱,并以2ml/min的速率通入氢气,定期取样检测处理油品的含硫量。当燃油中硫含量低于10ppm(国V标准)时,停止吸附实验。在550℃下原位通氢气4小时再生和活化NiCe/Al2O3吸附剂,然后将吸附柱温度降到220℃,循环吸附-脱附实验获再生性能。
本项目应用江苏江分电分析仪器有限公司生产的WK-2D型微库伦仪检测燃油中总硫含量,仪器测量误差为:当油品中硫含量﹥10mg/L时,误差﹤5%。燃油脱硫率由以下公式计算得到:吸附剂的硫吸附容量(mg-S/g-sorb)=(原油中的总硫含量–反应后燃油中的总硫含量)*燃油
流速*透过时间/吸附剂的质量
图2示出四个实施例应用NiCe/Al2O3吸附剂进行燃油(汽油,初始硫含量为50ppm)吸附脱硫的硫吸附容量。它显示,四个实施例的硫吸附容量分别为4.5,8.2,7.0,6.4mg-S/g-sorb。表明本发明制备的NiCe/Al2O3吸附剂吸附脱硫容量高,选择性高,适于深度脱硫获清洁燃油。
图3示出实施例2制备的NiCe/Al2O3吸附剂的再生性能。由图可见:该NiCe/Al2O3吸附剂可在550℃下氢气气氛中再生,三次循环使用再生性能良好。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。

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1、10申请公布号CN104148005A43申请公布日20141119CN104148005A21申请号201410370089022申请日20140730B01J20/08200601B01J20/28200601B01J20/30200601C10G25/0020060171申请人华南理工大学地址511400广东省广州市南沙区环市大道南路25号华工大广州产研院72发明人肖静李忠叶飞燕王勋吴洛明74专利代理机构广州粤高专利商标代理有限公司44102代理人何淑珍54发明名称一种NICE/AL2O3燃油脱硫吸附剂及其制备方法57摘要本发明公开了一种NICE/AL2O3燃油脱硫吸附剂及其制备方法。所。

2、述方法为将硝酸镍和硝酸铈溶于去离子水,搅拌均匀,得到混合溶液;将混合溶液逐滴加入AL2O3载体中,超声搅拌均匀;干燥,煅烧,制得一种NICE/AL2O3燃油脱硫吸附剂。所述吸附剂比表面积为50140M2/G,孔容为0308CM3/G,孔径尺寸为715NM;所述吸附剂吸附容量为4582MGS/GSORB。本发明中的NICE/AL2O3吸附剂吸附脱硫容量高,选择性高,适于深度脱硫;同时,NICE/AL2O3吸附剂成本低,可再生循环使用,具有良好的工业应用前景。51INTCL权利要求书1页说明书4页附图2页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图2页10申请公布号。

3、CN104148005ACN104148005A1/1页21一种NICE/AL2O3燃油脱硫吸附剂的制备方法,其特征在于,包括如下步骤(1)将硝酸镍和硝酸铈溶于去离子水,搅拌均匀,得到混合溶液;(2)将混合溶液逐滴加入AL2O3载体中,超声搅拌均匀;(3)干燥,煅烧,制得一种NICE/AL2O3燃油脱硫吸附剂。2根据权利要求1所述NICE/AL2O3燃油脱硫吸附剂的制备方法,其特征在于,所述硝酸镍与硝酸铈按满足NI/CE摩尔比为50/110/1;NICE在AL2O3载体上的负载量为530;超声功率为100400W,超声搅拌时间为021小时;煅烧温度为400600;煅烧时间为48小时。3根据权利。

4、要求1所述的NICE/AL2O3燃油脱硫吸附剂的制备方法,所述去离子的加入量等于AL2O3载体的孔容积。4权利要求13任一所述的制备方法制备得到NICE/AL2O3燃油脱硫吸附剂,其特征在于,所述吸附剂比表面积为50140M2/G,孔容为0308CM3/G,孔径尺寸为715NM;所述吸附剂吸附容量为4582MGS/GSORB。权利要求书CN104148005A1/4页3一种NICE/AL2O3燃油脱硫吸附剂及其制备方法技术领域0001本发明涉及一种吸附剂及其制备与应用,具体涉及一种NICE/AL2O3燃油脱硫吸附剂及其制备方法。背景技术0002燃油含硫的危害已受到社会各届的广泛关注。含硫燃油燃。

5、烧生成的硫氧化物排放到空气中,直接会导致对人的皮肤,呼吸道和肺部的伤害。同时,硫氧化物是形成酸雨的主要原因。因此,世界各国制定了严格的燃油含硫标准来控制燃油中的硫含量。清洁燃油的生产也已成为全球石化企业研究的热点。加氢脱硫是炼油厂使用的主要燃油脱硫技术,其存在能耗大,消耗氢气,和难用于深度脱硫的问题1。1SONG,CS;MA,XLNEWDESIGNAPPROACHESTOULTRACLEANDIESELFUELSBYDEEPDESULFURIZATIONANDDEEPDEAROMATIZATIONAPPLCATALBENVIRON2003,41,207238。因此,研究和开发低能耗,不消耗氢气。

6、的高选择性深度脱硫技术,不仅具有科学价值,而且还具有重大的国家需求和现实意义。0003吸附脱硫可在常温常压条件下直接将硫化物吸附在固体多孔吸附剂表面从而获得清洁燃油,是一种极具应用前景的燃油脱硫技术。然而,当前的吸附脱硫技术工业化面临的关键难题是1吸附选择性低,从而导致深度脱硫困难;2吸附剂的深度脱硫吸附量很低2。2XIAO,J;SONG,CS;MA,XL;LI,ZEFFECTSOFAROMATICS,DIESELADDITIVES,NITROGENCOMPOUNDS,ANDMOISTUREONADSORPTIVEDESULFURIZATIONOFDIESELFUELOVERACTIVATED。

7、CARBONINDENGCHEMRES2012,51,34363443因而急需开发吸附选择性高和吸附容量高的燃油脱硫吸附剂。发明内容0004为克服现有技术的缺点与不足,本发明公开了一种NICE/AL2O3燃油脱硫吸附剂及其制备方法。该NICE/AL2O3吸附剂吸附脱硫容量高,选择性高,适于深度脱硫;同时,NICE/AL2O3吸附剂成本低,可再生循环使用,具有良好的工业应用前景。0005本发明的目的通过如下技术方案实现0006一种NICE/AL2O3吸附剂的制备方法,其特征在于,包括如下步骤00071将硝酸镍和硝酸铈溶于去离子水,搅拌均匀,得到混合溶液;00082将混合溶液逐滴加入AL2O3载体。

8、中,超声搅拌均匀;00093干燥,煅烧,制得一种NICE/AL2O3燃油脱硫吸附剂。0010上述方法中,所述硝酸镍与硝酸铈按前驱体满足NI/CE摩尔比为50/110/1;NICE在AL2O3载体上的负载量质量比为530;超声功率为100400W,超声搅拌时间为021小时;煅烧温度为400600;煅烧时间为48小时。0011上述方法中,去离子水的加入量采用等体积浸渍法计算获得,所述去离子的加入量等于AL2O3载体的孔容积;说明书CN104148005A2/4页40012一种NICE/AL2O3燃油脱硫吸附剂,所述吸附剂比表面积为50140M2/G,孔容为0308CM3/G,孔径尺寸为715NM;。

9、所述吸附剂吸附容量为4582MGS/GSORB。0013本发明的工作原理0014NICE/AL2O3吸附剂中的NI具有强还原性,可高选择性的化学吸附燃油中的有机硫形成NIS,从而实现燃油的高效脱硫。0015本发明相对于现有的技术,具有如下的优点及效果00161、该NICE/AL2O3吸附剂吸附脱硫容量高,选择性高,适于深度脱硫;00172、该NICE/AL2O3吸附剂成本低,可再生循环使用,具有良好的工业应用前景。附图说明0018图1为吸附剂吸附脱硫的工艺图;0019图2为四个实施例中NICE/AL2O3吸附剂的硫吸附容量图,图例中的1,2,3,4分别为实施例1,实施例2,实施例3,实施例4;。

10、0020图3为实施例2制备的NICE/AL2O3吸附剂的三次循环再生性能。具体实施方式0021NICE/AL2O3吸附剂的制备将硝酸镍和硝酸铈溶于去离子水,搅拌均匀;将上混合溶液逐滴加入AL2O3载体中,在超声下搅拌;干燥,煅烧,制得NICE/AL2O3吸附剂。吸附剂的吸附脱硫的工艺图见图1。0022下面结合实施例和附图对本发明做进一步描述,但本发明的实施方式并不限于此。0023实施例10024NICE/AL2O3吸附剂的制备将硝酸镍和硝酸铈按50/1的NI/CE摩尔比溶于20ML去离子水,搅拌均匀;将上混合溶液按5的NICE负载量逐滴加入20GAL2O3载体中,在100W的超声功率的超声下搅。

11、拌1小时;干燥,在400下煅烧8小时,制得NICE/AL2O3吸附剂。其脱硫容量可达45MGS/GSORB。0025实施例20026NICE/AL2O3吸附剂的制备将硝酸镍和硝酸铈按30/1的NI/CE摩尔比溶于20ML去离子水,搅拌均匀;将上混合溶液按10的NICE负载量逐滴加入20GAL2O3载体中,在200W的超声功率的超声下搅拌07小时;干燥,在500下煅烧4小时,制得NICE/AL2O3吸附剂。其脱硫容量可达82MGS/GSORB。0027实施例30028NICE/AL2O3吸附剂的制备将硝酸镍和硝酸铈按20/1的NI/CE摩尔比溶于20ML去离子水,搅拌均匀;将上混合溶液按20的N。

12、ICE负载量逐滴加入20GAL2O3载体中,在300W的超声功率的超声下搅拌05小时;干燥,在500下煅烧6小时,制得NICE/AL2O3吸附剂。其脱硫容量可达70MGS/GSORB。0029实施例40030NICE/AL2O3吸附剂的制备将硝酸镍和硝酸铈按10/1的NI/CE摩尔比溶于20ML去离子水,搅拌均匀;将上混合溶液按30的NICE负载量逐滴加入20GAL2O3载体中,在说明书CN104148005A3/4页5400W的超声功率的超声下搅拌02小时;干燥,在600下煅烧8小时,制得NICE/AL2O3吸附剂。其脱硫容量可达64MGS/GSORB。0031本发明提出一种新型NICE/A。

13、L2O3吸附剂及其制备方法,其孔隙结构,晶体结构和燃油脱硫性能如下00321孔隙结构0033采用美国MICROMERITICSASAP2010型比表面积和孔隙分布测试仪测试了本发明制备的系列NICE/AL2O3吸附剂的比表面积SBET、孔径分布PORESIZE和孔容VTOTAL,结果如表1所示。表1示出,NICE/AL2O3吸附剂比表面积为50140M2/G,孔容为0308CM3/G,孔径尺寸为715NM。0034表1本发明不同NICE/AL2O3吸附剂的孔结构参数0035003600372燃油脱硫性能的测定0038本项目采用固定床装置测定吸附剂对燃油中硫脱除的透过吸附量SENTORUNSHA。

14、LABY,C;SAHA,SK;MA,X;SONG,CMESOPOROUSMOLECULARSIEVESUPPORTEDNICKELSORBENTSFORADSORPTIVEDESULFURIZATIONOFCOMMERCIALULTRALOWSULFURDIESELFUELAPPLCATALBENVIRON2011,101,718726。具体实验步骤为先将样品填入不锈钢吸附柱46MM150MM,装入固定床装置,在550下原位通氢气4小时还原NI吸附剂,然后将吸附柱温度降到220。采用液相色谱泵以48H1的速度将燃油带入吸附柱,并以2ML/MIN的速率通入氢气,定期取样检测处理油品的含硫量。当燃。

15、油中硫含量低于10PPM国V标准时,停止吸附实验。在550下原位通氢气4小时再生和活化NICE/AL2O3吸附剂,然后将吸附柱温度降到220,循环吸附脱附实验获再生性能。0039本项目应用江苏江分电分析仪器有限公司生产的WK2D型微库伦仪检测燃油中总硫含量,仪器测量误差为当油品中硫含量10MG/L时,误差5。燃油脱硫率由以下公式计算得到吸附剂的硫吸附容量MGS/GSORB原油中的总硫含量反应后燃油中的总硫含量燃油说明书CN104148005A4/4页60040流速透过时间/吸附剂的质量0041图2示出四个实施例应用NICE/AL2O3吸附剂进行燃油汽油,初始硫含量为50PPM吸附脱硫的硫吸附容。

16、量。它显示,四个实施例的硫吸附容量分别为45,82,70,64MGS/GSORB。表明本发明制备的NICE/AL2O3吸附剂吸附脱硫容量高,选择性高,适于深度脱硫获清洁燃油。0042图3示出实施例2制备的NICE/AL2O3吸附剂的再生性能。由图可见该NICE/AL2O3吸附剂可在550下氢气气氛中再生,三次循环使用再生性能良好。0043上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。说明书CN104148005A1/2页7图1图2说明书附图CN104148005A2/2页8图3说明书附图CN104148005A。

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