CN108329188A - 高效切换甲醇制烯烃装置加氢反应器的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高效切换甲醇制烯烃装置加氢反应器的方法,主要解决现有技术中工作效率低、操作工作量大、安全可靠性差的问题。本发明通过采用一种高效切换甲醇制烯烃装置加氢反应器的方法,将碳二加氢反应器进行正常和再生工况高效一键切换,保留原有联锁功能,无需人工操作,正常与再生工况切换时间从60~180秒降到0.1秒;经加氢的工艺物料再进一步分离,得到乙烯≥99.95mol%,乙炔≤2×10‑6mol聚合级乙烯产品的技术方案较好地解决了上述问题,可用于甲醇制烯烃装置加氢反应器切换中。
Description
技术领域
本发明涉及一种高效切换甲醇制烯烃装置加氢反应器的方法。
背景技术
在甲醇制烯烃装置生产中,甲醇经过催化反应生成乙烯、丙烯等低碳烯烃的产品气中含有乙炔、丙炔杂质需要加以脱除,才能精馏分离精制得到聚合级乙烯产品、聚合级丙烯产品,脱除产品气中的乙炔、丙炔杂质通常采用催化加氢反应工艺技术。现有技术中的CN201110059244.3一种甲醇转化制取低碳烯烃气体的分离工艺和CN201110105507.X一种低碳烯烃气体的分离工艺,公开了采用乙炔加氢反应器、丙炔加氢反应器脱除产品气中的乙炔、丙炔杂质,得到聚合级乙烯和丙烯产品的方法;CN201210484634.X用于浆态床反应器过滤装置的保护联锁系统和方法,公开了通过采用保护联锁系统,解决过滤装置在非正常状态下因积碳或烧结而报废的技术问题;CN201510987150.0一种适用于合成气制乙二醇的高温联锁酯化羰化单元,公开了在各关键部分增设紧急切断、紧急打开阀门,连接火炬管线,从而保护羰化反应器,有效杜绝羰化反应器因飞温爆炸,保护生产线和工人的生命安全。
现有技术中,CN201110059244.3和CN201110105507.X仅仅公开了在正常工况时,甲醇制烯烃装置采用乙炔加氢反应器、丙炔加氢反应器脱除产品气中的乙炔、丙炔杂质的方法,未考虑事故工况,更没有再生工况的高效切换方法。CN201210484634.X和CN201510987150.0仅仅公开了在正常工况时,保护反应器和生产线的工艺方法和技术措施,并考虑正常工况与事故工况的切换。由此,现有技术仅仅考虑正常工况下的保护功能,一旦加氢反应器进入再生工况,需要将加氢反应器从流程中切换出来,转入人工手动模式,才能完成加氢反应器的再生操作。在加氢反应器再生时,需要将加氢反应器的安全联锁切换到旁路,此时加氢反应器缺少联锁保护,或者需要人为的将相应的阀门强制操作到“开”或“关”的位置,人工手动操作工作量大,还可能出现人为操作失误导致危险情况的发生。由此,现有技术存在工作效率低、操作工作量大、安全可靠性差的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有技术中工作效率低、操作工作量大、安全可靠性差的问题,提供一种新的高效切换甲醇制烯烃装置加氢反应器的方法,具有工作效率高、操作工作量小、安全可靠性好的优点。
为解决上述问题,本发明采用的技术方案如下:一种高效切换甲醇制烯烃装置加氢反应器的方法,实现甲醇制烯烃产品气进行催化加氢反应的加氢反应器正常工况与再生工况二种操作模式下的高效一键切换,在正常工况操作模式下,碳二加氢反应器的联锁保护功能正常运行,一旦碳二加氢反应器出现超温现象,立即进行事故工况的切换,避免碳二加氢反应器飞温情况的发生,从而可以完全保护工艺设备;在再生工况操作模式下,该反应器进入再生工况的联锁保护状态,联锁温度的设定值自动改变为再生时的设定值,该反应器的碳二馏分停止进料,为了防止再生运行时该反应器误操作进料,碳二馏分进料、出料阀门将通过联锁系统强制关闭,从而保证该反应器再生操作时,工艺流程中的其它碳二加氢反应器仍然正常投运,同时,其它碳二加氢反应器的事故工况停车信号也不影响该反应器的再生操作。
上述技术方案中,优选地,按甲醇制烯烃装置不同的生产规模,设置2~4台碳二加氢反应器以达到所述的技术要求。
上述技术方案中,优选地,设置2台碳二加氢反应器:碳二加氢反应器(3)正常运行,碳二加氢反应器(4)再生操作;正常工况:来自界外的脱乙烷塔进料(21)进入脱乙烷塔(1)进行物料精馏分离,塔顶分离出碳二馏分物料(22),塔釜分离出物料(24)送出界外;脱乙烷塔(1)塔顶碳二馏分物料(22)进入脱乙烷塔塔顶回流罐(2)部分冷凝,液相物料作为脱乙烷塔塔顶回流液(23)返回脱乙烷塔(1)塔顶,脱乙烷塔塔顶回流罐(2)罐顶气相碳二馏分作为碳二加氢反应器总进料(25)分为碳二加氢反应器进料(26)进入碳二加氢反应器(3);碳二加氢反应器(3)工艺物料入口阀门(11)打开,碳二加氢反应器(3)工艺物料出口阀门(13)打开,碳二加氢反应器(3)再生气入口阀门(15)关闭,碳二加氢反应器(3)再生气出口阀门(17)关闭,碳二加氢反应器(3)工艺进料(26)进入碳二加氢反应器(3)进行加氢反应,乙炔加氢为乙烯,反应后的工艺物料(28)经过加氢反应器后冷却器(6)移走加氢反应热;碳二加氢反应器出料(28)并入碳二加氢反应器总出料(30),碳二加氢反应器总出料(30)进入干燥器(8),经过干燥器(8)干燥处理的乙烯精馏塔进料(31)进入乙烯精馏塔(9)进行物料精馏分离,塔顶分离出聚合级乙烯产品(32)送出界外,塔釜分离出乙烷副产品(33)送出界外;再生工况:来自界外的再生气总进料(41)分为再生气进料(43)进入碳二加氢反应器(4),碳二加氢反应器(4)工艺物料入口阀门(12)关闭,碳二加氢反应器(4)工艺物料出口阀门(14)关闭,碳二加氢反应器(4)再生气入口阀门(16)打开,碳二加氢反应器(4)再生气出口阀门(18)打开,再生气进料(43)进入碳二加氢反应器(4),碳二加氢反应器(4)进行催化剂再生操作,从碳二加氢反应器(4)流出的再生气出料(45)并入再生气总出料(46)送出界外。
上述技术方案中,甲醇制烯烃装置碳二加氢反应器催化剂采用钯Pd镍Ni双活性组分,Pd含量为0.08~0.28%,Ni含量为0.26~0.82%,载体为氧化铝Al2O3,比表面积25~45m2/g,孔体积为0.22~0.46ml/g;在正常工况操作模式下的反应温度为40~80℃,优选范围为45~75℃,更优选范围为50~70℃;反应压力为1.6~2.4MPaG,优选范围为1.7~2.3MPaG,更优选范围为1.8~2.2MPaG;气相空速3000~6000h-1;在再生工况操作模式下的再生温度为140~200℃,优选范围为150~190℃,更优选范围为160~180℃;再生压力为0.6~2.0MPaG,优选范围为0.8~1.8MPaG,更优选范围为1.0~1.6MPaG。
采用本发明高效切换甲醇制烯烃装置加氢反应器的方法,在正常工况与再生工况二种操作模式下,实现高效率的一键切换,既保留原有安全联锁功能,又无需人工手动操作,正常工况与再生工况切换时间从60~180秒降低到0.1秒;加氢后的碳二馏分经过后续分离精制,得到乙烯含量≥99.95mol%,乙炔含量≤2×10-6mol的聚合级乙烯产品;由此提高了工作效率、减少了操作工作量、增加了安全可靠性,取得了较好的技术效果,取得了较好的技术效果。
附图说明
以设置2台碳二加氢反应器为例。
图1为高效切换加氢反应器的工艺流程示意图。
图1中:1脱乙烷塔,2脱乙烷塔塔顶回流罐,3,4碳二加氢反应器,5操作模式一键切换设施,6,7加氢反应器后冷却器,8干燥器,9乙烯精馏塔,11,12工艺物料入口阀门,13,14工艺物料出口阀门,15,16再生气入口阀门,17,18再生气出口阀门,21脱乙烷塔进料,22脱乙烷塔塔顶出料,23脱乙烷塔塔顶回流液,24脱乙烷塔塔釜出料,25碳二加氢反应器总进料,26,27碳二加氢反应器进料,28,29碳二加氢反应器出料,30碳二加氢反应器总出料,31乙烯精馏塔进料,32聚合级乙烯产品,33乙烷副产品,41再生气总进料,42,43再生气进料,44,45再生气出料,46再生气总出料。
下面通过实施例对本发明作进一步的阐述,但不仅限于本实施例。
具体实施方式
【实施例1】
一种高效切换甲醇制烯烃装置加氢反应器的方法,如图1所示,以设置2台碳二加氢反应器为例。当碳二加氢反应器3正常运行和碳二加氢反应器4再生操作时,来自界外的脱乙烷塔进料21进入脱乙烷塔1进行物料精馏分离,塔顶分离出碳二馏分物料22,塔釜分离出物料24送出界外。脱乙烷塔1塔顶碳二馏分物料22进入脱乙烷塔塔顶回流罐2部分冷凝,液相物料作为脱乙烷塔塔顶回流液23返回脱乙烷塔1塔顶,脱乙烷塔塔顶回流罐2罐顶气相碳二馏分作为碳二加氢反应器总进料25分为碳二加氢反应器进料26进入碳二加氢反应器3。碳二加氢反应器3工艺物料入口阀门11打开,碳二加氢反应器3工艺物料出口阀门13打开,碳二加氢反应器3再生气入口阀门15关闭,碳二加氢反应器3再生气出口阀门17关闭,碳二加氢反应器3工艺进料26进入碳二加氢反应器3进行加氢反应,乙炔加氢为乙烯,反应后的工艺物料28经过加氢反应器后冷却器6移走加氢反应热。碳二加氢反应器出料28并入碳二加氢反应器总出料30,碳二加氢反应器总出料30进入干燥器8,经过干燥器8干燥处理的乙烯精馏塔进料31进入乙烯精馏塔9进行物料精馏分离,塔顶分离出聚合级乙烯产品32送出界外,塔釜分离出乙烷副产品33送出界外。
来自界外的再生气总进料41分为再生气进料43进入碳二加氢反应器4,碳二加氢反应器4工艺物料入口阀门12关闭,碳二加氢反应器4工艺物料出口阀门14关闭,碳二加氢反应器4再生气入口阀门16打开,碳二加氢反应器4再生气出口阀门18打开,再生气进料43进入碳二加氢反应器4,碳二加氢反应器4进行催化剂再生操作,从碳二加氢反应器4流出的再生气出料45并入再生气总出料46送出界外。
当碳二加氢反应器4正常运行和碳二加氢反应器3再生操作时,碳二加氢反应器4工艺物料入口阀门12打开,碳二加氢反应器4工艺物料出口阀门14打开,碳二加氢反应器4再生气入口阀门16关闭,碳二加氢反应器4再生气出口阀门18关闭;碳二加氢反应器3工艺物料入口阀门11关闭,碳二加氢反应器3工艺物料出口阀门13关闭,碳二加氢反应器3再生气入口阀门15打开,碳二加氢反应器3再生气出口阀门17打开。
通过本发明的操作模式一键切换设施5,可以实现(1)碳二加氢反应器3正常运行,碳二加氢反应器4再生操作和(2)碳二加氢反应器4正常运行,碳二加氢反应器3再生操作,上述(1)、(2)之间高效率的一键切换。
采用本发明高效切换甲醇制烯烃装置加氢反应器的方法,生产规模为180万吨/年甲醇制烯烃装置,产品气中乙烯/丙烯比为E/P=0.8:1.0;设置2台碳二加氢反应器:碳二加氢反应器3正常运行,碳二加氢反应器4再生操作。正常工况:来自界外的脱乙烷塔进料21进入脱乙烷塔1进行物料精馏分离,塔顶分离出碳二馏分物料22,塔釜分离出物料24送出界外。脱乙烷塔1塔顶碳二馏分物料22进入脱乙烷塔塔顶回流罐2部分冷凝,液相物料作为脱乙烷塔塔顶回流液23返回脱乙烷塔1塔顶,脱乙烷塔塔顶回流罐2罐顶气相碳二馏分作为碳二加氢反应器总进料25分为碳二加氢反应器进料26进入碳二加氢反应器3。碳二加氢反应器3工艺物料入口阀门11打开,碳二加氢反应器3工艺物料出口阀门13打开,碳二加氢反应器3再生气入口阀门15关闭,碳二加氢反应器3再生气出口阀门17关闭,碳二加氢反应器3工艺进料26进入碳二加氢反应器3进行加氢反应,乙炔加氢为乙烯,反应后的工艺物料28经过加氢反应器后冷却器6移走加氢反应热。碳二加氢反应器出料28并入碳二加氢反应器总出料30,碳二加氢反应器总出料30进入干燥器8,经过干燥器8干燥处理的乙烯精馏塔进料31进入乙烯精馏塔9进行物料精馏分离,塔顶分离出聚合级乙烯产品32送出界外,塔釜分离出乙烷副产品33送出界外。再生工况:来自界外的再生气总进料41分为再生气进料43进入碳二加氢反应器4,碳二加氢反应器4工艺物料入口阀门12关闭,碳二加氢反应器4工艺物料出口阀门14关闭,碳二加氢反应器4再生气入口阀门16打开,碳二加氢反应器4再生气出口阀门18打开,再生气进料43进入碳二加氢反应器4,碳二加氢反应器4进行催化剂再生操作,从碳二加氢反应器4流出的再生气出料45并入再生气总出料46送出界外。
需要进行脱除乙炔杂质的产品气物料组成,如下表1:
表1含乙炔杂质产品气物料组成一览表
组分名称 | 水 | 氢气 | 甲烷 | 乙烷 | 乙烯 | 乙炔 | 丙烷 | 丙烯 | 碳四及以上 | 合计 |
产率/质量% | 2.98 | 0.11 | 0.58 | 1.33 | 32.91 | 0.01 | 4.66 | 41.88 | 15.54 | 100.00 |
工艺操作参数如下:催化剂Pd含量为0.23%,Ni含量为0.34%,载体为氧化铝Al2O3,比表面积41m2/g,孔体积为0.35ml/g;在正常工况操作模式下的反应温度为49℃,反应压力为1.9MPaG,气相空速3900h-1;在再生工况操作模式下的再生温度为175℃,再生压力为1.3MPaG。
通过本发明的操作模式一键切换设施5,可以实现(1)碳二加氢反应器3正常运行,碳二加氢反应器4再生操作和(2)碳二加氢反应器4正常运行,碳二加氢反应器3再生操作,上述(1)、(2)之间高效率的一键切换。
由此,采用本发明高效切换的方法,正常工况与再生工况二种模式相互切换过程中,切换过程花费时间0.1秒,工作效率高、操作工作量小、安全可靠性好。加氢后的工艺物料经过分离精制,得到乙烯含量≥99.95mol%,乙炔含量≤2×10-6mol的聚合级乙烯产品。
【实施例2】
同【实施例1】,仅仅产品气中乙烯/丙烯比改变为E/P=1.0:1.0,相应的需要进行脱除乙炔杂质的产品气物料组成也改变,如下表2:
表2含乙炔杂质产品气物料组成一览表
组分名称 | 水 | 氢气 | 甲烷 | 乙烷 | 乙烯 | 乙炔 | 丙烷 | 丙烯 | 碳四及以上 | 合计 |
产率/质量% | 3.14 | 0.17 | 1.57 | 0.78 | 39.12 | 0.01 | 2.57 | 38.06 | 14.58 | 100.00 |
由此,采用本发明高效切换的方法,正常工况与再生工况二种模式相互切换过程中,切换过程花费时间0.1秒,工作效率高、操作工作量小、安全可靠性好。加氢后的工艺物料经过分离精制,得到乙烯含量≥99.95mol%,乙炔含量≤2×10-6mol的聚合级乙烯产品。
【实施例3】
同【实施例1】,仅仅产品气中乙烯/丙烯比改变为E/P=1.2:1.0,相应的需要进行脱除乙炔杂质的产品气物料组成也改变,如下表3:
表3含乙炔杂质产品气物料组成一览表
组分名称 | 水 | 氢气 | 甲烷 | 乙烷 | 乙烯 | 乙炔 | 丙烷 | 丙烯 | 碳四及以上 | 合计 |
产率/质量% | 3.25 | 0.37 | 1.81 | 1.47 | 41.82 | 0.01 | 3.15 | 34.18 | 13.94 | 100.00 |
由此,采用本发明高效切换的方法,正常工况与再生工况二种模式相互切换过程中,切换过程花费时间0.1秒,工作效率高、操作工作量小、安全可靠性好。加氢后的工艺物料经过分离精制,得到乙烯含量≥99.95mol%,乙炔含量≤2×10-6mol的聚合级乙烯产品。
【实施例4】
同【实施例1】,仅仅生产规模改为240万吨/年甲醇制烯烃装置,设置3台碳二加氢反应器:2台正常运行,1台再生操作。
由此,采用本发明高效切换的方法,正常工况与再生工况二种模式相互切换过程中,切换过程花费时间0.1秒,工作效率高、操作工作量小、安全可靠性好。加氢后的工艺物料经过分离精制,得到乙烯含量≥99.95mol%,乙炔含量≤2×10-6mol的聚合级乙烯产品。
【实施例5】
同【实施例1】,仅仅生产规模改为360万吨/年甲醇制烯烃装置,设置4台碳二加氢反应器:3台正常运行,1台再生操作。
由此,采用本发明高效切换的方法,正常工况与再生工况二种模式相互切换过程中,切换过程花费时间0.1秒,工作效率高、操作工作量小、安全可靠性好。加氢后的工艺物料经过分离精制,得到乙烯含量≥99.95mol%,乙炔含量≤2×10-6mol的聚合级乙烯产品。
【实施例6】
同【实施例1】,仅仅工艺操作参数改变,工艺操作参数如下:催化剂Pd含量为0.08%,Ni含量为0.82%,比表面积25m2/g,孔体积为0.22ml/g;在正常工况操作模式下的反应温度为40℃,反应压力为1.6MPaG,气相空速3000h-1;在再生工况操作模式下的再生温度为140℃,再生压力为0.6MPaG。由此,采用本发明高效切换的方法,正常工况与再生工况二种模式相互切换过程中,切换过程花费时间0.1秒,工作效率高、操作工作量小、安全可靠性好。加氢后的工艺物料经过分离精制,得到乙烯含量≥99.95mol%,乙炔含量≤2×10- 6mol的聚合级乙烯产品。
【实施例7】
同【实施例1】,仅仅工艺操作参数改变,工艺操作参数如下:催化剂Pd含量为0.28%,Ni含量为0.26%,比表面积45m2/g,孔体积为0.46ml/g;在正常工况操作模式下的反应温度为80℃,反应压力为2.4MPaG,气相空速6000h-1;在再生工况操作模式下的再生温度为200℃,再生压力为2.0MPaG。由此,采用本发明高效切换的方法,正常工况与再生工况二种模式相互切换过程中,切换过程花费时间0.1秒,工作效率高、操作工作量小、安全可靠性好。加氢后的工艺物料经过分离精制,得到乙烯含量≥99.95mol%,乙炔含量≤2×10- 6mol的聚合级乙烯产品。
【对比例1】
现有技术生产规模为180~360万吨/年甲醇制烯烃装置,正常工况与再生工况二种模式相互切换过程中,采用人工手动操作,切换过程花费时间60~180秒,工作效率低、操作工作量大、安全可靠性差。
Claims (8)
1.一种高效切换甲醇制烯烃装置加氢反应器的方法,实现甲醇制烯烃产品气进行催化加氢反应的加氢反应器正常工况与再生工况二种操作模式下的高效一键切换,在正常工况操作模式下,碳二加氢反应器的联锁保护功能正常运行,一旦碳二加氢反应器出现超温现象,立即进行事故工况的切换,避免碳二加氢反应器飞温情况的发生,从而可以完全保护工艺设备;在再生工况操作模式下,该反应器进入再生工况的联锁保护状态,联锁温度的设定值自动改变为再生时的设定值,该反应器的碳二馏分停止进料,为了防止再生运行时该反应器误操作进料,碳二馏分进料、出料阀门将通过联锁系统强制关闭,从而保证该反应器再生操作时,工艺流程中的其它碳二加氢反应器仍然正常投运,同时,其它碳二加氢反应器的事故工况停车信号也不影响该反应器的再生操作。
2.根据权利要求1所述高效切换甲醇制烯烃装置加氢反应器的方法,其特征在于按甲醇制烯烃装置不同的生产规模,设置2~4台碳二加氢反应器。
3.根据权利要求1所述高效切换甲醇制烯烃装置加氢反应器的方法,其特征在于设置2台碳二加氢反应器:碳二加氢反应器(3)正常运行,碳二加氢反应器(4)再生操作;正常工况:来自界外的脱乙烷塔进料(21)进入脱乙烷塔(1)进行物料精馏分离,塔顶分离出碳二馏分物料(22),塔釜分离出物料(24)送出界外;脱乙烷塔(1)塔顶碳二馏分物料(22)进入脱乙烷塔塔顶回流罐(2)部分冷凝,液相物料作为脱乙烷塔塔顶回流液(23)返回脱乙烷塔(1)塔顶,脱乙烷塔塔顶回流罐(2)罐顶气相碳二馏分作为碳二加氢反应器总进料(25)分为碳二加氢反应器进料(26)进入碳二加氢反应器(3);碳二加氢反应器(3)工艺物料入口阀门(11)打开,碳二加氢反应器(3)工艺物料出口阀门(13)打开,碳二加氢反应器(3)再生气入口阀门(15)关闭,碳二加氢反应器(3)再生气出口阀门(17)关闭,碳二加氢反应器(3)工艺进料(26)进入碳二加氢反应器(3)进行加氢反应,乙炔加氢为乙烯,反应后的工艺物料(28)经过加氢反应器后冷却器(6)移走加氢反应热;碳二加氢反应器出料(28)并入碳二加氢反应器总出料(30),碳二加氢反应器总出料(30)进入干燥器(8),经过干燥器(8)干燥处理的乙烯精馏塔进料(31)进入乙烯精馏塔(9)进行物料精馏分离,塔顶分离出聚合级乙烯产品(32)送出界外,塔釜分离出乙烷副产品(33)送出界外;再生工况:来自界外的再生气总进料(41)分为再生气进料(43)进入碳二加氢反应器(4),碳二加氢反应器(4)工艺物料入口阀门(12)关闭,碳二加氢反应器(4)工艺物料出口阀门(14)关闭,碳二加氢反应器(4)再生气入口阀门(16)打开,碳二加氢反应器(4)再生气出口阀门(18)打开,再生气进料(43)进入碳二加氢反应器(4),碳二加氢反应器(4)进行催化剂再生操作,从碳二加氢反应器(4)流出的再生气出料(45)并入再生气总出料(46)送出界外。
4.根据权利要求1所述高效切换甲醇制烯烃装置加氢反应器的方法,其特征在于甲醇制烯烃装置碳二加氢反应器催化剂采用钯Pd镍Ni双活性组分,Pd含量为0.08~0.28%,Ni含量为0.26~0.82%,载体为氧化铝Al2O3,比表面积25~45m2/g,孔体积为0.22~0.46ml/g。
5.根据权利要求1所述高效切换甲醇制烯烃装置加氢反应器的方法,其特征在于在正常工况操作模式下的反应温度为40~80℃,反应压力为1.6~2.4MPaG,气相空速3000~6000h-1。
6.根据权利要求5所述高效切换甲醇制烯烃装置加氢反应器的方法,其特征在于在正常工况操作模式下的反应温度为50~70℃;反应压力为1.8~2.2MPaG。
7.根据权利要求1所述高效切换甲醇制烯烃装置加氢反应器的方法,其特征在于在再生工况操作模式下的再生温度为140~200℃,再生压力为0.6~2.0MPaG。
8.根据权利要求7所述高效切换甲醇制烯烃装置加氢反应器的方法,其特征在于在再生工况操作模式下的再生温度为160~180℃;再生压力为1.0~1.6MPaG。
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CN201810009109.XA Pending CN108329188A (zh) | 2018-01-04 | 2018-01-04 | 高效切换甲醇制烯烃装置加氢反应器的方法 |
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Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2018
- 2018-01-04 CN CN201810009109.XA patent/CN108329188A/zh active Pending
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