CN105330514B - 一种合成气制乙二醇的提纯工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种合成气制乙二醇的提纯工艺,该提纯工艺通过1#甲醇回收塔、脱酯塔、产品塔对合成气制乙二醇的粗产品进行提纯得到优等品乙二醇产品,具体步骤是:第一步,脱除副产品甲醇;第二步,脱除杂醇、水和酯类物质;第三步,提纯得到主产品优等品乙二醇。本发明提纯工艺利用产品塔塔顶的气相作为1#甲醇回收塔再沸器的热源,使热量得到充分利用,同时利用产品塔侧线采出的优等品乙二醇给1#甲醇回收塔的进料进行预热,充分利用热量,从而显著降低了整个提纯工艺的能源消耗,节约了生产运行成本;产品塔侧线采出的乙二醇产品符合GB4649‑93中优等品乙二醇包括紫外透光率、产品色度在内的各项标准。

Description

一种合成气制乙二醇的提纯工艺
技术领域
本发明属于煤化工领域,具体涉及一种合成气制乙二醇的提纯工艺。
背景技术
乙二醇是一种重要的有机化工原料,主要用于生产聚酯纤维、冷冻剂、不饱和聚酯树脂、润滑剂、增塑剂、非离子表面活性剂以及炸药等,此外还可用于涂料、照相显影液、刹车液以及油墨行业,用作过硼酸胺的溶剂和介质,用于生产特种溶剂乙二醇醚等,用途十分广泛。
国标GB4649-1993规定优等品乙二醇对220nm波长的紫外透过率至少应该为70%,对275nm波长的紫外透过率至少应该为90%,对350%波长的紫外透过率至少应该为95%。紫外透光率不合格的乙二醇产品制得的聚酯会严重影响纤维的质量,如纤维的光泽、色度、着色以及强度等,因此如何控制工艺过程制备出符合国标的优等品乙二醇对于生产纤维的质量具有重要作用。
专利CN103664516A涉及一种合成气制乙二醇的乙二醇分离工艺,该工艺中用二异丁基甲酮作为共沸剂,与经甲醇回收/脱水脱酯预处理得到的粗乙二醇进行共沸精馏,得到富含乙二醇的共沸物,再将所述富含乙二醇的共沸物进行冷凝分离得到富含共沸剂的液相和富含乙二醇产品的液相,富含乙二醇产品的液相进行进一步精制得到优等品乙二醇及合格品乙二醇。该路线运用共沸精馏来分离乙二醇和1,2-丁二醇,增加了能耗及设备投资。
专利CN102372596A涉及一种分离合成气制乙二醇产物的方法,通过依次包括以下步骤:合成气制乙二醇产物进入馏分切割塔(1)分离,塔顶得到物流I,侧线采出物料II,塔釜得到物流III;物流III和共沸剂I进入共沸精馏一塔(2)分离,塔顶采出为富含1,2-丙二醇的乙二醇溶液,塔釜得到物料IV;物料IV和共沸剂I进入共沸精馏二塔(3)分离,塔顶采出为物流V,塔釜采出得到含1,2-丁二醇的乙二醇溶液;物流V进入产品塔(4)中部,塔顶采出含轻组分的乙二醇溶液,塔釜得到乙二醇产品的技术方案。该路线中引入两种共沸剂,两次共沸精馏,造成后期还得分离共沸剂和原料,增加设备投资;且该流程中的乙二醇产品从塔釜采出,紫外透光率和产品色度等各方面指标容易达不到国标优等品标准,需要增加其他设备进行后期处理。
发明内容
本发明的目的在于提供一种合成气制乙二醇的提纯工艺。该提纯工艺通过1#甲醇回收塔、脱酯塔、产品塔对合成气制乙二醇的粗产品进行提纯得到优等品乙二醇产品。
为了实现上述合成气制乙二醇提纯目的,本发明采用如下技术方案:提供一种合成气制乙二醇的提纯工艺,该提纯工艺的具体步骤是:
第一步,脱除副产品甲醇
合成气制乙二醇的乙二醇粗产品经预热器进入1#甲醇回收塔中部,1#甲醇回收塔塔顶气相经冷凝器冷凝后采出少量不凝气,在1#甲醇回收塔侧线回收副产品甲醇;1#甲醇回收塔有两个再沸器,分别是开车再沸器和热耦合再沸器,原始开车阶段,启用开车再沸器,热源由饱和蒸汽提供;整个工艺系统运行正常后,关闭开车再沸器,启用热耦合再沸器,热源由产品塔塔顶的气相提供;1#甲醇回收塔的塔釜溶液一部分进入再沸器加热汽化后返回1#甲醇回收塔的塔釜,另一部分由泵送入脱酯塔的中上部;所述1#甲醇回收塔共20~55块理论板,操作压力为80kPa~120kPa,侧采的位置为第4~6块理论板,釜温为60~130℃;
第二步,脱除杂醇、水和酯类物质
在脱酯塔的中上部引入第一步1#甲醇回收塔的塔釜溶液后,脱酯塔塔顶气相经冷凝器冷凝后回流,并采出杂醇、水和酯类物质,该杂醇、水和酯类物质送入2#甲醇回收塔的中部,进入副产品回收工段;所述脱酯塔共35~55块理论板,操作压力为10kPa~20kPa,脱酯塔液体进料位置为整个脱酯塔的中上部位置处,釜温为140~165℃;
第三步,提纯得到主产品优等品乙二醇
脱除了杂醇、水和酯类物质的脱酯塔塔釜液被送到产品塔的中上部,产品塔塔顶气相经1#甲醇回收塔的塔釜耦合再沸器提供热源,再经冷凝至回流罐中,回流罐中的液体一部分采出1,2-丁二醇和乙二醇的共沸物,一部分回流到产品塔塔顶;产品塔侧线采出优等品乙二醇;所述产品塔共120~200块理论板,操作压力为5kPa~20kPa,侧线采出的位置在中下部,釜温为155~170℃。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
(1)本发明提纯工艺的工艺路线采用三塔流程,相对于现有技术简化了流程,降低了设备投资,且整个工艺系统更易于控制,同时还能进行副产品的回收利用,进一步节约了生产成本;
(2)利用产品塔塔顶的气相作为1#甲醇回收塔再沸器的热源,使热量得到充分利用,同时利用产品塔侧线采出的优等品乙二醇给1#甲醇回收塔的进料进行预热,充分利用热量,从而显著降低了整个提纯工艺的能源消耗,节约了生产运行成本;
(3)产品塔侧线采出的乙二醇产品符合GB4649-93中优等品乙二醇包括紫外透光率、产品色度在内的各项标准。
附图说明
图1是本发明合成气制乙二醇的提纯工艺的工艺流程图。
其中,1-乙二醇粗产品,2-副产品甲醇(或甲醇),3-不凝气,4-优等品乙二醇,5-1,2-丁二醇和乙二醇的共沸物,6-重组分,7-乙醇和水的混合物,8-副产品乙醇,9-乙醇酸甲酯等酯类物质,10-废水,11-1#甲醇回收塔,12-脱酯塔,13-产品塔,14-2#甲醇回收塔,15-膜回收组件,16-酯回收塔,17-泵,18-开车再沸器,19-回流罐,20-冷凝器,21-抽真空,22-杂醇、水和酯类物质,23-热耦合再沸器,24-预热器。
具体实施方式
下面结合实施例及其附图进一步描述本发明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。此外还应理解,在阅读了本发明所述内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请权利要求所限定的保护范围。
本发明合成气制乙二醇的提纯工艺(简称提纯工艺,参见图1)的具体步骤是:
第一步,脱除副产品甲醇
合成气制乙二醇的乙二醇粗产品1经预热器24进入1#甲醇回收塔11中部,1#甲醇回收塔11塔顶气相经冷凝器20冷凝后采出少量不凝气3,在1#甲醇回收塔11侧线回收副产品甲醇2,该步骤回收得到的纯度大于或等于99.5%的副产品甲醇(该纯度指回收得到的甲醇溶液的中甲醇的质量分数),回收的副产品甲醇可以作为原料供合成工段制备亚硝酸甲酯使用;1#甲醇回收塔有两个再沸器,分别是开车再沸器18和热耦合再沸器23,原始开车阶段,启用开车再沸器18,热源由饱和蒸汽提供;整个工艺系统运行正常后,关闭开车再沸器18,启用热耦合再沸器23,热源由产品塔塔顶的气相提供;1#甲醇回收塔11的塔釜溶液一部分进入再沸器(开车时进入开车再沸器18,正常运行时进入热耦合再沸器23)加热汽化后返回1#甲醇回收塔11的塔釜,另一部分由泵送入脱酯塔12的中上部;所述1#甲醇回收塔11共20~55块理论板,操作压力为80kPa~120kPa,侧采的位置为第4~6块理论板,釜温为60~130℃;
第二步,脱除杂醇、水和酯类物质
在脱酯塔12中上部引入第一步1#甲醇回收塔11的塔釜溶液后,脱酯塔12塔顶气相经冷凝器冷凝后回流,并采出杂醇、水和酯类物质22,该杂醇、水和酯类物质22送入2#甲醇回收塔14的中部,进入副产品回收工段;所述脱酯塔12共35~55块理论板,操作压力为10kPa~20kPa,脱酯塔12液体进料位置为整个脱酯塔12的中上部位置处,釜温为140~165℃;
第三步,提纯得到主产品优等品乙二醇
脱除了杂醇、水和酯类物质22的脱酯塔12塔釜液被送到产品塔13的中上部,产品塔塔顶气相经1#甲醇回收塔的塔釜耦合再沸器23提供热源,再经冷凝至回流罐19中,回流罐中的液体一部分采出1,2-丁二醇和乙二醇的共沸物5,一部分回流到产品塔13塔顶;产品塔13侧线采出优等品乙二醇4;所述产品塔13共120~200块理论板,操作压力为5kPa~20kPa,侧线采出的位置在中下部,釜温为155~170℃。
本发明合成气制乙二醇的提纯工艺的具体流程(参见图1)是:首先合成工段过来的乙二醇粗产品1的冷物料经过预热器24进入11#甲醇回收塔11的中部。整个系统开车运行至产品塔13中能侧线采出优等品乙二醇4后,合成工段过来的乙二醇粗产品1被产品塔13的侧线采出的优等品乙二醇预热后再进入1#甲醇回收塔11的中部,在1#甲醇回收塔11的塔顶气相经冷凝器20冷凝后,不凝器3直接排出,冷凝液进入回流罐19由泵回流进入1#甲醇回收塔11内,1#甲醇回收塔11侧线回收副产品甲醇2;1#甲醇回收塔有两个再沸器,一个是开车再沸器18,一个是热耦合再沸器23,原始开车阶段,启用开车再沸器18,关闭热耦合再沸器23,热源由饱和蒸汽提供;当系统正常运行后启用热耦合再沸器23,关闭开车再沸器18,热源由产品塔13塔顶的气相提供。1#甲醇回收塔11的塔釜溶液一部分进入再沸器(开车时进入开车再沸器18,正常运行时进入热耦合再沸器23)加热汽化后返回1#甲醇回收塔11的塔釜,另一部分由泵17送入脱酯塔12的中上部;脱酯塔12塔顶蒸汽经冷凝器冷凝后,冷凝液进入回流罐并抽真空,一部分冷凝液回流进脱酯塔12顶部,另一部分采出杂醇、水和酯类物质22,该杂醇、水和酯类物质22送入2#甲醇回收塔;2#甲醇回收塔14塔顶蒸汽经冷凝器冷凝后部分回流进2#甲醇回收塔塔顶,同时采出副产品甲醇2,2#甲醇回收塔14侧线采出乙醇和水的混合物7,该乙醇和水的混合物7经膜回收组件15回收副产品乙醇8;2#甲醇回收塔14的塔釜溶液一部分进入再沸器加热汽化后返回2#甲醇回收塔14的塔釜,另一部分塔釜溶液由泵送入酯回收塔16中部;酯回收塔16塔釜溶液一部分进入再沸器加热汽化后返回酯回收塔16的塔釜,另一部分采出即回收得到乙醇酸甲酯等酯类物质9,酯回收塔16的塔顶经冷凝器冷凝后,部分回流,同时采出废水10(该废水如果达到废水排放标准则可以直接排放,如果未达标需要进行废水回收);脱酯塔12的塔釜溶液一部分由泵17送入产品塔13的中上部,另一部分经过泵送入再沸器加热汽化后返回脱酯塔12的塔釜;产品塔13的塔顶气相给1#甲醇回收塔11塔釜再沸器提供热源后被冷凝,冷凝液进入回流罐并抽真空,一部分回流进入产品塔13的塔顶,另一部分采出即采出1,2-丁二醇和乙二醇的共沸物5,产品塔13侧线采出和1#甲醇回收塔11的进料(乙二醇粗产品1)换热后得到产品优等品乙二醇4(该优等品乙二醇为乙二醇粗产品的主产品),产品塔13塔釜溶液一部分经泵送入再沸器加热汽化后返回产品塔13的塔釜,另一部分直接经泵17采出重组分6,该重组分作为废液排出。
本发明提纯工艺所用设备可以和副产品回收工段的2#甲醇回收塔14、膜回收组件15和酯回收塔16联合使用,除了得到优等品乙二醇产品外还对合成气制乙二醇的粗产品中的副产品进行进一步的回收利用,提高原料的利用率,降低经济成本,减少废水排放。本发明中合成气制乙二醇的乙二醇粗产品1中的主要物质为乙二醇、甲醇、乙醇、乙醇酸甲酯、水、碳酸二甲酯等。
实施例1
本实施例中合成气制乙二醇的提纯工艺的具体步骤是:
第一步,脱除副产品甲醇
合成气制乙二醇的乙二醇粗产品1中乙二醇的质量百分比为45%,甲醇的质量百分比51%,乙醇的质量百分比0.5%,水的质量百分比1%,乙醇酸甲酯0.5%,杂质2%,该乙二醇粗产品1经预热器24进入1#甲醇回收塔11中部,1#甲醇回收塔11塔顶经冷凝后采出少量不凝气3,在1#甲醇回收塔11侧线回收副产品甲醇2,该步骤回收得到的纯度大于或等于99.5%的副产品甲醇(该纯度指回收得到的甲醇溶液的中甲醇的质量分数),回收的副产品甲醇可以作为原料供合成工段制备亚硝酸甲酯使用;1#甲醇回收塔有两个再沸器,分别是开车再沸器18和热耦合再沸器23,原始开车阶段,启用开车再沸器18,热源由饱和蒸汽提供;系统运行正常后,启用热耦合再沸器23,热源由产品塔塔顶的气相提供;1#甲醇回收塔11的塔釜溶液一部分进入再沸器(原始开车时进入开车再沸器18,正常运行时进入热耦合再沸器23)加热汽化后返回1#甲醇回收塔11的塔釜,另一部分由泵17送入脱酯塔12的中上部;
第二步,脱除杂醇、水和酯类物质
在脱酯塔12中上部引入第一步1#甲醇回收塔11的塔釜溶液后,脱酯塔12塔顶气相经冷凝后回流,并采出杂醇、水和酯类物质22,该杂醇、水和酯类物质22送入2#甲醇回收塔14的中部,进入副产品回收工段,即通过2#甲醇回收塔14、膜回收组件15和酯回收塔16回收甲醇、乙醇和乙醇酸甲酯等酯类物质;
第三步,提纯得到主产品优等品乙二醇
脱除了杂醇、水和酯类物质22的脱酯塔12塔釜液被送到产品塔13的中上部,产品塔塔顶气相经1#甲醇回收塔的塔釜耦合再沸器23提供热源,再经冷凝至回流罐19中,回流罐中的液体一部分采出1,2-丁二醇和乙二醇的共沸物5,一部分回流到产品塔13塔顶;产品塔13侧线采出优等品乙二醇4;塔釜残留一些含有少量乙二醇的重组分6作为废料处理。
本实施例中1#甲醇回收塔11的直径为90mm,共40块理论板,减压操作,液体进料位置在第23块理论板,侧线采出位置为第4块理论板,R=1.8,液体进料温度65℃,塔顶温度为51℃,塔釜温度为119℃,回流温度58℃。1#甲醇回收塔11侧线采出副产品甲醇2;
脱酯塔12直径为110mm,共40块理论板,减压操作,液体进料位置在第10块塔板,回流比R=6,液体进料温度119℃,塔顶温度为36.6℃,塔釜温度为155℃,回流温度48℃。脱酯塔12的塔顶采出杂醇、水和酯类物质22,进入2#甲醇回收塔14;
2#甲醇回收塔14的直径为40mm,共40块理论板,常压操作,液体进料位置在第20块理论板,侧线采出(侧采)的位置为第30块理论板,回流比R=5,液体进料温度36.6℃,塔顶温度为64.5℃,塔釜温度为96℃,回流温度64.5℃,塔顶采出质量分数99.5%以上的副产品甲醇2;
产品塔13的直径为400mm,共160块理论板,减压操作,液体进料位置在第45块理论板,侧线采出位置为第131块理论板,液体进料温度155℃,塔顶温度为155℃,塔釜温度为160℃,侧线采出优等品乙二醇4产品(该产品为合成气制乙二醇的主产品),塔釜采出重组分6(该重组分作为废液排出),塔顶采出1,2丁二醇和乙二醇的共沸物5作为防冻剂。侧线采出优等品乙二醇的收率为:产品塔侧线采出的乙二醇的质量/乙二醇粗产品中乙二醇的质量=85%。
酯回收塔16直径为40mm,共30块理论板,常压操作,液体进料位置在第15块理论板,回流比R=5,液体进料温度为96℃,塔顶温度为95℃,塔釜温度为153℃,回流温度99.6℃,塔釜采出富含乙醇酸甲酯的乙醇酸甲酯等酯类物质9。
通过膜回收组件15回收得到副产品乙醇8。
实施例2
本实施例的回收工艺过程同实施例1,不同之处在于乙二醇粗产品1各主要组分含量分别为乙二醇的质量百分比为56%,甲醇的质量百分比40%,乙醇的质量百分比0.5%,水的质量百分比1%,乙醇酸甲酯0.5%,杂质2%,本实施例中各个塔的具体参数也不一样。
本实施例中1#甲醇回收塔11直径为80mm,共40块理论板,常压操作,液体进料位置在第25块理论板,侧线采出位置为第6块理论板,回流比R=2,液体进料温度65℃,塔顶温度为56℃,塔釜温度为90℃,回流温度60℃。
脱酯塔12的直径为160mm,共40块理论板,减压操作,液体进料位置在第10块理论板,回流比R=6,液体进料温度90℃,塔顶温度为32℃,塔釜温度为155℃,回流温度52.5℃。
产品塔13的直径为400mm,共160块理论板,减压操作,液体进料位置在第45块理论板,侧线采出位置为第131块理论板,液体进料温度155℃,塔顶温度为155℃,塔釜温度为160℃,侧线采出优等品乙二醇4产品,塔釜采出重组分6,塔顶采出1,2丁二醇和乙二醇的共沸物5。侧线采出优等品乙二醇的收率为:产品塔侧线采出的乙二醇的质量/乙二醇粗产品中乙二醇的质量=68.5%
2#甲醇回收塔14的直径为90mm,共40块理论板,常压操作,液体进料位置在第20块理论板,侧线采出位置为第30块理论板,回流比R=6,液体进料温度32℃,塔顶温度为64.5℃,塔釜温度为98.6℃,回流温度64.5℃,塔顶采出质量分数为99.5%以上的副产品甲醇。
酯回收塔16的直径为40mm,共30块理论板,常压操作,液体进料位置在15块理论板,回流比R=5,液体进料温度98.6℃,塔顶温度为95℃,塔釜温度为137℃,回流温度95℃,塔釜采出富含乙醇酸甲酯的乙醇酸甲酯等酯类物质9。
通过膜回收组件15回收得到副产品乙醇8。
实施例3
本实施例的回收工艺过程同实施例1,不同之处在于乙二醇粗产品1各主要组分含量分别为乙二醇的质量百分比为31%,甲醇的质量百分比65%,乙醇的质量百分比0.5%,水的质量百分比1%,乙醇酸甲酯0.5%,杂质2%,本实施例中各个塔的具体参数不一样。
本实施例中1#甲醇回收塔11直径为85mm,共40块塔板,常压操作,液体进料位置在第23块塔板,侧线采出位置为第5块塔板,回流比R=1.8,液体进料温度65℃,塔顶温度为57℃,塔釜温度为72.5℃,回流温度64.5℃。
脱酯塔12的直径为190mm,共40块塔板,减压操作,液体进料位置在第10块塔板,回流比R=6,液体进料温度72.5℃,塔顶温度为30℃,塔釜温度为155.4℃,回流温度55℃。
产品塔13的直径为345mm,共180块塔板,减压操作,液体进料位置在第50块塔板,侧线采出位置为147块板,液体进料温度155.4℃,塔顶温度为155℃,塔釜温度为160.6℃,侧线采出优等品乙二醇产品,塔釜采出重组分,塔顶采出1,2丁二醇和乙二醇的共沸物。侧线采出优等品乙二醇的收率为:产品塔侧线采出的乙二醇的质量/乙二醇粗产品中乙二醇的质量=82.4%。
2#甲醇回收塔14的直径为100mm,共40块塔板,常压操作,液体进料位置在第20块塔板,侧线采出位置为第30块板,回流比R=5,液体进料温度30℃,塔顶温度为64.5℃,塔釜温度为99℃,回流温度64.5℃,塔顶采出质量分数为99.5%以上的副产品甲醇。
酯回收塔16的直径为40mm,共30块塔板,常压操作,液体进料位置在15块塔板,回流比R=5,液体进料温度97.6℃,塔顶温度为93.9℃,塔釜温度为126.3℃,回流温度95℃,塔釜采出富含乙醇酸甲酯的乙醇酸甲酯等酯类物质9。
通过膜回收组件15回收得到副产品乙醇8。
从上述三个实施例看出,本发明合成气制乙二醇的提纯工艺可以得到的优等品乙二醇的收率在68.5%以上,产品塔13的塔顶采出的1,2-丁二醇和乙二醇的共沸物作为防冻剂。通过本发明提纯工艺的设计能够实现对粗产品中乙二醇的提纯,使乙二醇达到优等品等级,且通过国家石油石化产品质量监督检测中心检测后(依据GB4649-93),证明本发明提纯工艺得到的优等品乙二醇确实能满足优等品乙二醇的各项标准,采用本发明提纯工艺可以有效节约生产投资,更有利于工业化应用。
本发明未述及之处适用于现有技术。

Claims (1)

1.一种合成气制乙二醇的提纯工艺,该提纯工艺的具体步骤是:
第一步,脱除副产品甲醇
合成气制乙二醇的乙二醇粗产品经预热器进入1#甲醇回收塔中部,1#甲醇回收塔塔顶气相经冷凝器冷凝后采出少量不凝气,在1#甲醇回收塔侧线回收副产品甲醇;1#甲醇回收塔有两个再沸器,分别是开车再沸器和热耦合再沸器,原始开车阶段,启用开车再沸器,热源由饱和蒸汽提供;整个工艺系统运行正常后,关闭开车再沸器,启用热耦合再沸器,热源由产品塔塔顶的气相提供;1#甲醇回收塔的塔釜溶液一部分进入再沸器加热汽化后返回1#甲醇回收塔的塔釜,另一部分由泵送入脱酯塔的中上部;所述1#甲醇回收塔共20~55块理论板,操作压力为80kPa~120kPa,侧采的位置为第4~6块理论板,釜温为60~130℃;
第二步,脱除杂醇、水和酯类物质
在脱酯塔的中上部引入第一步1#甲醇回收塔的塔釜溶液后,脱酯塔塔顶气相经冷凝器冷凝后回流,并采出杂醇、水和酯类物质,该杂醇、水和酯类物质送入2#甲醇回收塔的中部,进入副产品回收工段;所述脱酯塔共35~55块理论板,操作压力为10kPa~20kPa,脱酯塔液体进料位置为整个脱酯塔的中上部位置处,釜温为140~165℃;
第三步,提纯得到主产品优等品乙二醇
脱除了杂醇、水和酯类物质的脱酯塔塔釜液被送到产品塔的中上部,产品塔塔顶气相经1#甲醇回收塔的塔釜耦合再沸器提供热源,再经冷凝至回流罐中,回流罐中的液体一部分采出1,2-丁二醇和乙二醇的共沸物,一部分回流到产品塔塔顶;产品塔侧线采出优等品乙二醇;所述产品塔共120~200块理论板,操作压力为5kPa~20kPa,侧线采出的位置在中下部,釜温为155~170℃。
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