CN114854464A - 一种沼气净化回收装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种沼气净化回收装置及方法,属于沼气处理回收技术领域,解决现有的处理沼气方式使得含硫化合物排放超标的技术问题。沼气净化回收装置包括离心压缩机、至少三个吸附塔、加热器、第一进气管、第一排气管、第二进气管和第二排气管;离心压缩机与第一进气管连接,至少一个吸附塔与其他吸附塔交替作业,吸附塔内的填料不包括能吸附待回收化合物的吸附剂;第一排气管连接有回收装置,第一排气管还与加热器连接,加热器与第二进气管连接,吸附塔与第二进气管连接。沼气净化回收方法令第一批次吸附机构和第二批次吸附机构交替处理沼气或解吸。本发明可回收含硫化合物,且能提高吸附塔的解吸效率。
Description
技术领域
本发明属于沼气处理回收技术领域,尤其涉及一种沼气净化回收装置及方法。
背景技术
由于沼气中含有的化学组分较为驳杂,直接用于氧化炉焚烧,会导致烟气排放时硫含量严重超标,造成工业尾气无法实现环保达标排放,同时会造成烟气中硫的露点腐蚀,对氧化炉长期安全稳定运行造成极大隐患。
发明内容
本申请旨在至少能够在一定程度上解决沼气中的含硫化合物含量高时,现有的处理方式使得含硫化合物排放超标的技术问题,为此,本申请提供了一种沼气净化回收装置及方法。
本申请的技术方案如下:
一种沼气净化回收装置,包括:离心压缩机、至少三个吸附塔、加热器、第一进气管、第一排气管、第二进气管和第二排气管;
所述离心压缩机的进气端连接有沼气源,所述离心压缩机的出气端与所述第一进气管的进气端连接;
至少三个所述吸附塔并联设置,所述吸附塔的进气端与所述第一进气管的出气端连接,所述吸附塔的出气端与所述第一排气管的进气端连接,其中,至少一个所述吸附塔与其他所述吸附塔交替作业,其中,所述吸附塔内的填料不包括能吸附待回收化合物的吸附剂;
所述第一排气管的出气端连接有回收装置,所述第一排气管的出气端还与所述加热器的进气端连接,所述加热器的出气端与所述第二进气管的进气端连接,所述吸附塔的出气端还与所述第二进气管的出气端连接,所述吸附塔的进气端还与所述第二排气管的进气端连接;
其中,所述吸附塔与所述第一进气管、所述第一排气管、所述第二进气管和所述第二排气管连接处均设置有阀门。
在一些实施方式中,所述第二排气管上设置有压力调节阀和应急管道,所述应急管道与所述压力调节阀并联,所述应急管道上设有第一阀门,所述压力调节阀的进气端和出气端均设有阀门。
在一些实施方式中,所述应急管道上还设有第二阀门,所述第一阀门和所述第二阀门串联。
在一些实施方式中,所述填料层内的填料包括:脱氟剂、脱氯剂、活性炭,焦炭、活性氧化铝。
在一些实施方式中,所述沼气净化回收装置还包括第三进气管,所述第三进气管的进气端与所述第一排气管的出气端连接,所述第三进气管的出气端与所述第二进气管的进气端连接;
所述第三进气管上和所述加热器的进气端均设置有阀门。
在一些实施方式中,所述沼气净化回收装置还包括第一排污管和第二排污管,所述第一排污管与所述第一进气管连接,所述第二排污管与所述吸附塔的排水端连接,所述第一排污管和所述第二排污管上均设置有阀门。
一种沼气净化回收方法,令多个所述吸附塔包括第一批次吸附机构和第二批次吸附机构,所述第一批次吸附机构和所述第二批次吸附机构交替处理沼气或解吸,包括以下步骤:
将沼气通入所述第一批次吸附机构,所述第一批次吸附机构吸附沼气中的杂质并保留含硫化合物,将所述第一批次吸附机构处理后的净化气体回收;
所述第一批次吸附机构的内的填料饱和后,将沼气通入第二批次吸附机构,将所述第二批次吸附机构处理后的部分净化气体加热后通入第一批次吸附机构解吸填料;
所述第二批次吸附机构的内的填料饱和后,将沼气通入第一批次吸附机构,第一批次吸附机构处理后的部分净化气体加热后通入第二批次吸附机构解吸填料。
在一些实施方式中,进入吸附塔内进行解吸的净化气体的温度为140-150摄氏度。
在一些实施方式中,还包括冷吹步骤,所述吸附塔内的填料解吸后,向吸附塔内通入常温的净化气体。
在一些实施方式中,令多个所述吸附塔还包括第三批次吸附机构,所述第一批次吸附机构处理一段时间的沼气后,所述第三批次吸附机构开始处理沼气,所述第一批次吸附机构停止处理沼气后,所述第二批次吸附机构开始处理沼气,每个批次吸附机构处理沼气的时间相同,每个批次吸附机构解吸的时间相同。
本申请实施例至少具有如下有益效果:
由上述技术方案可知,本发明公开的沼气净化回收装置及方法通过吸附塔净化并回收沼气中的含硫化合物,合理回收利用,且对沼气的处理方式更加环保;本申请通过使不同的吸附塔内的填充物处于不同的饱和度,保持净化回收装置的长线运行,且合理运用净化后的净化气体对吸附塔进行解吸,减少解吸成本并提高解吸效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1示出了本申请实施例中沼气净化回收装置的结构示意图;
图2示出了本申请实施例中沼气净化回收方法的流程示意图;
图中标记:1-离心压缩机,2-第一批次吸附机构,3-第三批次吸附机构,4-第二批次吸附机构,5-加热器,6-第一进气管,7-第一排气管,8-第二进气管,9-第二排气管,10-第二排污管,11-第一排污管,12-第三进气管,13-压力调节阀,14-第一阀门,15-第二阀门。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
此外,本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母,这种重复是为了简化和清楚的目的,其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外,本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子,但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
而在冶金尾气生物发酵法制燃料乙醇技术领域中,乙醇梭杆菌的生长繁殖必需有硫的参与,发明人发现沼气中的硫化物正好可回收利用于此领域。
但沼气中除了含有部分H2S及其他对乙醇梭杆菌生长繁殖有益的硫化物外,还掺杂有部分有毒有害成分,需通过一系列复杂手段进行脱除,方可进入下游被合理利用。由此,本发明提供了一种沼气净化回收装置及方法,以解决沼气焚烧直接放散对大气环境造成严重破坏的问题,同时将沼气中的硫化物进行再利用,提高了硫化物的利用效率,避免了排放污染。
图1示出了本申请实施例中沼气净化回收装置的结构示意图;图2示出了本申请实施例中沼气净化回收方法的流程示意图。
下面结合附图并参考具体实施例描述本申请:
如图1所示,本实施例提供了一种沼气净化回收装置,包括离心压缩机1、至少三个吸附塔、加热器5、第一进气管6、第一排气管7、第二进气管8和第二排气管9。
离心压缩机1的进气端连接有沼气源,离心压缩机1的出气端与第一进气管6的进气端连接,沼气被离心压缩机1压缩,以获得进入后续机构的动力。
至少三个吸附塔并联设置,吸附塔的进气端与第一进气管6的出气端连接,吸附塔的出气端与第一排气管7的进气端连接,第一排气管7的出气端连接有回收装置,沼气由离心压缩机1进入吸附塔,沼气中的杂质可通过不同的吸附剂被去除,由此,吸附塔内的填料不包括能吸附待回收化合物的吸附剂,可以理解的,在吸附塔中选择性的添加吸附剂,可以保留沼气中的部分化合物以通过回收装置回收利用。本实施例需要回收利用沼气中的含硫化合物,由此,本实施例中,填料中不包括能够吸附含硫化合物的吸附剂。
本实施例中,吸附塔与第一进气管6、第一排气管7、第二进气管8和第二排气管9连接处均设置有阀门,以便于使至少一个吸附塔与其他吸附塔不同步作业,可以理解的,并联设置的多个吸附塔可单独使用,当一个吸附塔开始进行吸附作业时,至少一个其他吸附塔不处于吸附作业的状态,以此使不同的吸附塔内的填充物处于不同的饱和度,便于连续的吸附作业以及吸附塔的检修。
本实施例中,加热器5可采用电加热器,用于加热洁净气体,以便于洁净气体对吸附塔中的填充物进行解吸,具体来说,第一排气管7的出气端还与加热器5的进气端连接,加热器5的出气端与第二进气管8的进气端连接,吸附塔的出气端还与第二进气管8的出气端连接,吸附塔的进气端还与第二排气管9的进气端连接,第二排气管9的出气端连接有解吸处理装置,进一步的,解吸处理装置可通过焚烧的方式处理解吸产生的再生气体,焚烧过程产生的其他热量可通过热交换的方式为其他工段供热,或直接向其他工段提供高温蒸汽,以进一步合理应用能源;将部分第一排气管7中的洁净气体引入加热器5,再将加热后的气体对吸附塔中的填料进行解吸,将解吸后生成的夹杂有化合物的气体进行无害处理并排放。单位时间内解吸所需的气体体积远远小于单位时间内吸附塔能够处理的沼气体积,由此解吸所需的洁净气体并不会大幅降低沼气净化回收装置能够回收的化合物的量。同时,由于解吸吸附塔内填料的气体来自洁净气体,可以理解的,相较于采用空气进行加热并解吸,本实施例中的洁净气体已经经过一次除尘除湿,无需增设新的过滤空气的设备即可直接加热并进入填料塔内对填料进行解吸,对加热器5和吸附塔内填料的影响小,解吸的效率也相应提升。
吸附塔一般竖直设置,吸附塔的出气端设置在吸附塔的顶端,吸附塔的进气端设置在吸附塔的底端,吸附塔的底端还设置有排水端,以便于收集并排出吸附塔内可能产生的冷凝水,进一步的,沼气净化回收装置还包括第一排污管11和第二排污管10,第一排污管11与第一进气管6连接,第二排污管10与吸附塔的排水端连接,第一排污管11的入口设置在第一进气管6的底部,以便于收集废水,第一排污管11和第二排污管10上均设置有阀门,在吸附作业过程中,间隔开启第一排污管11和第二排污管10,以避免大量沼气排出。需说明的是,排污管线排出的冷凝水通过管道被直接送至污水处理工段进行净化处理。
每个吸附塔中的填料分布一致,均包括脱氟剂、脱氯剂、活性炭、焦炭、活性氧化铝等,用于脱除沼气中的氟化物、氯化物、苯、萘、卤化物等,同时由于填料的特性,填料还可均布气流。本实施例中,填料并不包括脱除含硫化合物的吸附剂,即,本申请用于回收沼气中的含硫化合物,作为可以实施的其他方式,本申请的可通过改变填料的种类改变回收的化合物类型。
本实施例中,吸附塔内均设置有远传压力监测器,第二排气管9上设置有压力调节阀13和应急管道,压力调节阀13用于调节吸附塔内的压力大小,压力调节阀13与多个远传压力监测器联锁,控制吸附塔内的压力在400~500Kpa,保证吸附塔内吸附效果以及解吸效果。压力调节阀13的进气端和出气端均设有阀门,以便于在压力调节阀13故障时,能够阻断第二排气管9的排气,保证安全作业。进一步的,应急管道与压力调节阀13并联,应急管道上设有第一阀门14,压力调节阀13正常作业时,第一阀门14关闭应急管道,当压力调节阀13出现故障或者进行检修更换时,第一阀门14开启,使得第二排气管9内的气体可通过应急管道排出,可采取手动调节的方式开闭第一阀门14,也可令第一阀门14为电磁阀并将多个远传压力监测器与第一阀门14联锁,以对吸附塔实施应急的压力控制。
进一步的,加热器5中也可设置远传压力监测器,并在第二进气管8上也设置压力调节阀、应急管道以及对应的阀门,以进一步调节加热器5内的压力,并辅助调节吸附塔内的压力。
当然,应急管道上还设有第二阀门15,第一阀门14和第二阀门15串联,第二阀门15作为应急的阀门,当第一阀门14密封性能减弱时,可通过第二阀门15闭合并控制应急管道内的气体流量。
解吸完成后的吸附塔内的温度大概在110-120摄氏度,为了保证解吸后的吸附塔能够快速投入再次吸附作业,可在解吸作业完成后关闭加热器5,以持续向吸附塔内输入常温的洁净气体,考虑到加热器5关闭后降温需要一定的时间,由此,本实施例中,沼气净化回收装置还包括第三进气管12,第三进气管12的进气端与第一排气管7的出气端连接,第三进气管12的出气端与第二进气管8的进气端连接,即在关闭加热器5以及加热器5的进气端或出气端上的阀门后,将常温的净化气体通过第三进气管12直接输入解吸后的填料塔内,带走吸附塔内的热量,以提升对吸附塔降温的效率。
可以理解的,为了避免热洁净气体和常温洁净气体相互影响,第三进气管12上和加热器5的进气端均设置有阀门。本实施例中,多个阀门可根据需求选为气动阀门。
如图2所示,基于同样的发明构思,本实施例还提供了一种沼气净化回收方法,参照图1,令多个吸附塔包括第一批次吸附机构2和第二批次吸附机构4,第一批次吸附机构2和第二批次吸附机构4交替处理沼气或解吸,以持续处理沼气,其中,第一批次吸附机构2和第二批次吸附机构4至少包括一个吸附塔,根据待处理的沼气的量,每个批次吸附机构可包括至少一个吸附塔,本实施提供的沼气净化回收方法包括以下步骤:
步骤1:将沼气通入第一批次吸附机构2,第一批次吸附机构2吸附沼气中的杂质并保留含硫化合物,将第一批次吸附机构2处理后的净化气体回收。沼气净化回收装置刚开始运行时,第二批次吸附机构4处于待机状态,通过吸附塔内的填料对沼气进行除尘除杂且不处理含硫化合物。冶金尾气生物发酵制燃料乙醇技术领域中,乙醇梭杆菌的生长繁殖必需有硫的参与,而沼气中的硫化物正好可回收利用,由此本实施例将含硫的净化气体回收并应用,从而减少硫类化学品消耗,降低工业尾气生物发酵制燃料生产乙醇的成本,同时降低含硫化合物对环境的影响。需说明的是,吸附塔吸附后的净化气体不能直接用于下游使用,根据生产工艺要求,还需进行除氧、脱水、再次过滤等步骤后才可使用。
步骤2:第一批次吸附机构2的内的填料饱和后,将沼气通入第二批次吸附机构4,将第二批次吸附机构4处理后的部分净化气体加热后通入第一批次吸附机构2解吸填料。第二批次吸附机构4排出的大部分洁净气体回收,小部分的洁净气体通过加热器5加热后进入第一批次吸附机构2,对吸附塔内的填料进行解吸作业。一般来说,单位时间内应用于解吸作业的洁净气体是单位时间内产出的洁净气体的0.05-0.1倍,在此基础上,合理应用已经经过除尘和除杂的洁净气体,对含硫洁净气体的回收影响小,解吸的效率也较高,且无需增设额外的除杂设备,解吸成本的相应降低。
本实例中,涉及到对含硫化合物的回收,由此,进入吸附塔内进行解吸的净化气体的温度为140-150摄氏度,例如,可以是141-148摄氏度,145-149摄氏度,以及143-147摄氏度,以在提供合适的解吸温度的同时,避免含硫化合物或者其他化合物在吸附塔内参与化合反应。
步骤3:第二批次吸附机构4的内的填料饱和后,将沼气通入第一批次吸附机构2,第一批次吸附机构2处理后的部分净化气体加热后通入第二批次吸附机构4解吸填料,以此实现两个批次吸附机构的交替作业,保证整个沼气净化回收可不停机运行。
为了进一步提升沼气净化回收方法的流畅度,令多个吸附塔还包括第三批次吸附机构3,图1所示,每个批次吸附机构仅包括一个吸附塔,作业人员可根据作业强度增加每个批次吸附机构中吸附塔的数量。
第一批次吸附机构2处理一段时间的沼气后,第三批次吸附机构3开始处理沼气,第一批次吸附机构2停止处理沼气后,第二批次吸附机构4开始处理沼气,每个批次吸附机构处理沼气的时间相同,每个批次吸附机构解吸的时间也相同。可以理解的,将多个吸附塔分为三个批次吸附机构,一方面提高了净化回收作业的抗风险性,降低了因单个批次吸附机构故障而造成净化回收作业停机的可能性,另一方面,使沼气可通过不同批次吸附机构进行吸附作业,在其中一个批次吸附机构内填料的饱和度较高时,正在作业的另一个批次吸附机构的饱和度较低,以此使本实施例对沼气的净化效果能够一直处于较为均衡的状态,保证装置的吸附效果。
当然,以上任一批次吸附机构在解吸作业后均还包括冷吹步骤,向吸附塔内通入常温的净化气体,加速吸附塔的降温,保证本实施例的长线运行。一般来说,吸附塔进行吸附作业的时间为48小时,而进行解吸作业的时间为24小时,将吸附塔内的温度降至45摄氏度及45摄氏度以下后,解吸作业以及冷吹步骤后的吸附塔可进入待机。
在本申请中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本申请的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。
需要说明的是,本申请实施例中所有方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等,如果该特定姿态发生改变时,则该方向性指示也相应地随之改变。
在本申请中,除非另有明确的规定和限定,术语“连接”、“固定”等应做广义理解,例如,“固定”可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
另外,在本申请中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个所述特征。在本申请的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
另外,各个实施例之间的技术方案可以相互结合,但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础,当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在,也不在本申请要求的保护范围之内。
尽管已经示出和描述了本申请的实施方式,本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型,本申请的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种沼气净化回收装置,其特征在于,包括:
离心压缩机、至少三个吸附塔、加热器、第一进气管、第一排气管、第二进气管和第二排气管;
所述离心压缩机的进气端连接有沼气源,所述离心压缩机的出气端与所述第一进气管的进气端连接;
至少三个所述吸附塔并联设置,所述吸附塔的进气端与所述第一进气管的出气端连接,所述吸附塔的出气端与所述第一排气管的进气端连接,其中,至少一个所述吸附塔与其他所述吸附塔交替作业,其中,所述吸附塔内的填料不包括能吸附待回收化合物的吸附剂;
所述第一排气管的出气端连接有回收装置,所述第一排气管的出气端还与所述加热器的进气端连接,所述加热器的出气端与所述第二进气管的进气端连接,所述吸附塔的出气端还与所述第二进气管的出气端连接,所述吸附塔的进气端还与所述第二排气管的进气端连接;
其中,所述吸附塔与所述第一进气管、所述第一排气管、所述第二进气管和所述第二排气管连接处均设置有阀门。
2.根据权利要求1所述的沼气净化回收装置,其特征在于,所述第二排气管上设置有压力调节阀和应急管道,所述应急管道与所述压力调节阀并联,所述应急管道上设有第一阀门,所述压力调节阀的进气端和出气端均设有阀门。
3.根据权利要求2所述的沼气净化回收装置,其特征在于,所述应急管道上还设有第二阀门,所述第一阀门和所述第二阀门串联。
4.根据权利要求1所述的沼气净化回收装置,其特征在于,所述填料层内的填料包括:脱氟剂、脱氯剂、活性炭,焦炭、活性氧化铝。
5.根据权利要求1所述的沼气净化回收装置,其特征在于,所述沼气净化回收装置还包括第三进气管,所述第三进气管的进气端与所述第一排气管的出气端连接,所述第三进气管的出气端与所述第二进气管的进气端连接;
所述第三进气管上和所述加热器的进气端均设置有阀门。
6.根据权利要求1所述的沼气净化回收装置,其特征在于,所述沼气净化回收装置还包括第一排污管和第二排污管,所述第一排污管与所述第一进气管连接,所述第二排污管与所述吸附塔的排水端连接,所述第一排污管和所述第二排污管上均设置有阀门。
7.一种沼气净化回收方法,其特征在于,令多个所述吸附塔包括第一批次吸附机构和第二批次吸附机构,所述第一批次吸附机构和所述第二批次吸附机构交替处理沼气或解吸,包括以下步骤:
将沼气通入所述第一批次吸附机构,所述第一批次吸附机构吸附沼气中的杂质并保留含硫化合物,将所述第一批次吸附机构处理后的净化气体回收;
所述第一批次吸附机构的内的填料饱和后,将沼气通入第二批次吸附机构,将所述第二批次吸附机构处理后的部分净化气体加热后通入第一批次吸附机构解吸填料;
所述第二批次吸附机构的内的填料饱和后,将沼气通入第一批次吸附机构,第一批次吸附机构处理后的部分净化气体加热后通入第二批次吸附机构解吸填料。
8.根据权利要求7所述的沼气净化回收方法,其特征在于,进入吸附塔内进行解吸的净化气体的温度为140-150摄氏度。
9.根据权利要求7所述的沼气净化回收方法,其特征在于,还包括冷吹步骤,所述吸附塔内的填料解吸后,向吸附塔内通入常温的净化气体。
10.根据权利要求7所述的沼气净化回收方法,其特征在于,令多个所述吸附塔还包括第三批次吸附机构,所述第一批次吸附机构处理一段时间的沼气后,所述第三批次吸附机构开始处理沼气,所述第一批次吸附机构停止处理沼气后,所述第二批次吸附机构开始处理沼气,每个批次吸附机构处理沼气的时间相同,每个批次吸附机构解吸的时间相同。
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