CN202208705U - Bgl加压熔渣气化加纯氧非催化部分氧化制取合成气或氢气的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的BGL加压熔渣气化加纯氧非催化部分氧化制取合适氢碳比合成气或氢气的装置，包括BGL气化炉和纯氧非催化部分氧化炉，其中BGL气化炉上的粗煤气出口通过第一粗煤气输送管连接到纯氧非催化部分氧化炉的粗煤气入口上，所述纯氧非催化部分氧化炉上的纯氧入口通过纯氧输入管接空分设备的纯氧输出口；纯氧非催化部分氧化炉上的高温气体出口送出的粗煤气，以制取合格的合成气或氢气。采用本实用新型部分氧化炉(POX)的高温燃烧，全部转化为有用组分或易于脱除易于处理的简单物质。例如甲烷和轻油转化为有用介质氢气和一氧化碳；噻吩转化为硫化氢等。

Description

BGL加压熔渣气化加纯氧非催化部分氧化制取合成气或氢气的装置

技术领域

本实用新型涉及以煤为原料制取氢气和一氧化碳的合成气或氢气以制合成油、合成氨或甲醇等的技术领域，特别涉及BGL加压熔渣气化加纯氧非催化部分氧化制取合适氢碳比合成气或氢气的方法及装置。 

背景技术

目前以煤为原料制取氢气和一氧化碳合成气或氢气的煤气化技术比较成熟的有以下几种： 

1.SHELL/GSP干煤粉气化技术。该技术引进软件费高，对煤种要求高，操作条件苛刻，气化炉设备结构复杂(特别是炉内件，目前国内尚不具备完全的加工制造能力)，设备投资大。国内外都没有成熟的装置和经验可借鉴。因为投资高，开停车次数多，产品成本居高不下，即使国内已经开车的SHELL/GSP装置也是在苦苦支撑，有些已经破产被并。国家已经暂停新建SHELL气化装置的建设。 

2.水煤浆气化技术。该技术对煤种要求高，操作条件苛刻，纯氧烧嘴检修频繁，制浆过程复杂，投资大，受煤种适应性限制。 

3.LURGI炉碎煤加压气化技术。技术成熟，气化炉设备简单，可国产化；操作条件温和，氧耗低，设备投资低；适应劣质煤；但煤气水处理流程长，工艺复杂；粗煤气净化和甲烷组份回收及利用工艺流程长而且复杂，投资大，能耗高。 

4.BGL加压熔渣气化技术。该技术工艺原理和LURGI炉碎煤加压气化技术基本相同，但对其缺点进行了大幅改进：例如大幅降低工艺蒸汽消耗，减小蒸汽锅炉的规模；大幅降低外排煤气水量(为鲁奇炉碎煤加压气化技术的10～15％)，减小煤气水处理/污水处理的规模；大幅降低气化炉灰中残炭含量(保证低于0.5％，而鲁奇炉在5％左右，操作控制低于6％)；单台气化炉生产强度大幅提升(是鲁奇炉的1.5～2倍)。但其本质上没有彻底消除 鲁奇炉的缺点，例如合成气中含有甲烷，煤气水中含有复杂有机杂质等。 

5.常压间歇空气煤(焦)造气固定床技术。该技术生产能力低，污染严重，能耗高。国内早已禁止新上项目采用。 

6.常压连续富氧或纯氧煤(焦)造气固定床技术。该技术生产能力低，污染严重，能耗高。国内新上项目极少采用。 

采用BGL炉煤造气制取氢气和一氧化碳合成气或氢气的工艺过程，存在以下一些问题： 

1.粗煤气洗涤水(煤气水)中有机物含量较多且成分复杂，回收处理困难，投资大。 

2.粗煤气中含有大量的甲烷约～8％V干，回收及利用困难，流程长投资大；如不回收则浪费原料；甲烷进入后续工艺装置将降低例如煤制油、甲醇合成等后续装置的效率，弛放量增加有效气体利用率降低。 

3.粗煤气中含有对粗煤气净化装置如低温甲醇洗或变压吸附脱除困难的有机硫如噻吩、氧硫化碳、二硫化氢等杂质，还含有污染低温甲醇洗装置的有机物如焦油、中油、轻油组份，处理和回收困难，投资大。 

4.BGL炉出口高温粗煤气只能副产低压蒸汽，蒸汽品位低，能量利用效率低。 

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对BGL炉煤造气制取氢气和一氧化碳合成气或氢气的工艺过程所存在的问题而提供一种BGL加压熔渣气化加纯氧非催化部分氧化制取合适氢碳比合成气或氢气的装置，该装置可使BGL炉煤造气制取氢气和一氧化碳合成气或氢气用于煤制油、合成氨、甲醇等装置的工艺过程更经济合理，充分发挥BGL炉煤造气投资低、消耗低、技术成熟和国产化的优势，彻底解决目前BGL炉煤造气工艺存在的问题。 

本实用新型所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实现： 

BGL加压熔渣气化加纯氧非催化部分氧化制取合适氢碳比合成气或氢气的装置，包括BGL气化炉和纯氧非催化部分氧化炉，其中BGL气化炉上的粗煤气出口通过第一粗煤气输送管连接到纯氧非催化部分氧化炉的粗煤 气入口上，所述纯氧非催化部分氧化炉上的纯氧入口通过纯氧输入管接空分设备的纯氧输出口；纯氧非催化部分氧化炉上的高温气体出口送出的粗煤气，以制取合格的合成气或氢气。 

在本实用新型装置的一个优选实施例中，还包括一第一分离装置，所述第一分离装置上设置有粗煤气入口、粗煤气出口、粉灰出口，第一分离装置上的粗煤气入口接第一粗煤气输送管，第一分离装置的粗煤气出口通过第二粗煤气输送管接所述纯氧非催化部分氧化炉的粗煤气入口，第一分离装置的粉灰出口送出粉尘。 

在本实用新型装置的一个优选实施例中，第一分离装置为一旋风分离设备。 

在本实用新型装置的一个优选实施例中，还包括一热量回收设备，所述热量回收设备上设置有高温气体入口、高温气体出口、蒸汽出口和煤气水出口，所述热量回收设备的高温气体入口通过高温气体输送管接所述纯氧非催化部分氧化炉上的高温气体出口，该热量回收设备的蒸汽出口送出中压和/或低压饱和蒸汽，热量回收设备的煤气水出口通过第一煤气水输送管接煤气水分离和处理系统，热量回收设备上的高温气体出口送出的粗煤气，以制取合格的合成气或氢气。 

在本实用新型装置的一个优选实施例中，所述纯氧非催化部分氧化炉上还设置有一煤气水入口，所述纯氧非催化部分氧化炉上的煤气水入口通过第二煤气水输送管接煤气水分离和处理系统。 

在本实用新型装置的一个优选实施例中，所述第一煤气水输送管通过第一连接管线和压缩机连接第二煤气水输送管。 

在本实用新型装置的一个优选实施例中，还包括一第二分离装置，所述第二分离装置上设置有气体入口和气体出口以及煤气水出口，所述第二分离装置上的气体入口通过第三粗煤气输送管接所述热量回收设备上的高温气体出口，第二分离装置上的气体出口送出的粗煤气，以制取合格的合成气或氢气，第二分离装置上的煤气水出口与所述第一煤气水输送管连接。 

在本实用新型装置的一个优选实施例中，所述第二分离装置为洗涤旋风分离设备。

在本实用新型装置的一个优选实施例中，还包括一冷却装置，所述冷 却装置上设置有粗煤气入口、粗煤气出口以及煤气水出口，所述冷却装置上的粗煤气入口通过管线与所述第二分离装置上的气体出口连接，冷却装置上的粗煤气出口送出的粗煤气，以制取合格的合成气或氢气，冷却装置上的煤气水出口通过第三煤气水输送管接煤气水分离和处理系统。 

在本实用新型装置的一个优选实施例中，在所述冷却装置与所述第二分离装置之间增加一耐硫变换装置，所述耐硫变换装置包括一换热设备和一变换设备，所述换热设备上设置有粗煤气入口、粗煤气出口、变换气出口、变换气循环入口，所述变换设备上设置有粗煤气入口、变换气循环出口；所述第二分离装置上的气体出口一方面通过第四粗煤气输送管接所述换热设备上的粗煤气入口，另一方面通过第五粗煤气输送管和控制阀接所述冷却装置上的粗煤气入口；所述换热设备上的变换气出口通过变换气输送管接所述冷却装置上的粗煤气入口，换热设备上的粗煤气出口通过第六粗煤气输送管接所述变换设备上的粗煤气入口，变换设备上的变换气循环出口通过变换气循环管接换热设备上的变换气循环入口。 

在本实用新型装置的一个优选实施例中，还包括一脱硫脱碳装置，所述脱硫脱碳装置上设置有粗煤气入口、净化气出口和生产硫磺或硫酸的原料气出口，所述脱硫脱碳装置上的粗煤气入口通过第七粗煤气输送管接冷却装置上的粗煤气出口，脱硫脱碳装置上的净化气出口送出的净化气，以制取合格的合成气或氢气；所述脱硫脱碳装置上的原料气出口送出生产硫磺或硫酸的原料气。 

在本实用新型装置的一个优选实施例中，所述脱硫脱碳装置为低温甲醇洗设备或变压吸附设备。 

在本实用新型装置的一个优选实施例中，还包括一硫回收设备，所述硫回收设备上设置有原料气入口和硫磺或硫酸出口，硫回收设备上的原料气入口通过原料气输送管接所述脱硫脱碳装置上的原料气出口，硫回收设备上的硫磺或硫酸出口送出硫磺或硫酸。 

在本实用新型装置的一个优选实施例中，还包括一精脱设备，所述精脱设备上设置有净化气入口、合成气出口，精脱设备上的净化气入口通过净化气输送管接脱硫脱碳装置上的净化气出口，精脱设备上的合成气出口输送合格的合成气或氢气。 

由于采用了如上的技术方案，本实用新型与现有技术相比，具有如下优点： 

1.BGL炉出口粗煤气可以采用高温旋风分离器除去大部分干粉尘，降低高温粉尘对后续设备的冲刷腐蚀影响，降低煤气水中粉尘含量，提高煤气水流动性。 

2.经高温旋风除尘后的粗煤气，直接进入纯氧非催化部分氧化炉(POX)，和经过预热的纯氧发生燃烧，产生高温，完全裂解转化粗煤气中的有机物。 

3.出部分氧化炉(POX)的高温气体可以采取冷激和/或废锅副产中压和/或低压饱和蒸汽回收热量。 

4.经热量回收后的粗煤气再经洗涤及旋风分离，进一步除去夹带的粉尘。 

5.粗煤气可以通过耐硫变换调整最终氢气/一氧化碳比例，满足后续工艺要求。 

6.粗煤气采用低温甲醇洗或变压吸附或其他方法净化装置脱硫脱碳。 

7.经净化装置的合成气采用精脱精制装置对合成气进一步净化，确保合成气或氢气质量。 

碎煤加压气化技术和水煤浆气化技术是目前使用最广泛，气化能力最大的两种煤气化技术。BGL加压熔渣气化技术工艺原理和碎煤加压气化技术类似，但是大大提高了煤气化的效率。BGL加压熔渣气化排渣原理和水煤浆气化技术类似，本实用新型的非催化部分氧化原理也和水煤浆气化技术类似，但是因为BGL加压熔渣气化+POX采用过热蒸汽进气化炉，不同于水煤浆气化技术液态煤浆进料，因此可以预期BGL加压熔渣气化+POX将获得比水煤浆气化技术低的氧耗，而获得相类似的煤气水并且可以采用劣质煤作为原料。 

采用本实用新型后，以BGL炉煤造气制取氢和一氧化碳的合成气或氢气用于煤制油、甲醇合成、氨合成等过程的工艺流程和附属设备大大简化，优点包括煤气水分离简化、酚氨回收取消和污水处理简化、粗煤气净化可靠稳定、甲烷回收及处理工段取消等等；另一个好处是部分氧化炉(POX)出口组成比例基本满足后续煤制油等工艺过程的要求，可以不采用部分耐 硫变换经脱碳提氢再次调节氢气/一氧化碳比例的方法。 

BGL炉生产的粗煤气中含有后续工艺处理复杂的有机杂质，采用本实用新型部分氧化炉(POX)的高温燃烧，全部转化为有用组分或易于脱除易于处理的简单物质。例如甲烷和轻油转化为有用介质氢气和一氧化碳；噻吩转化为硫化氢等。 

本实用新型具有以下明显优势： 

1.粗煤气中不含有萘、噻吩和高级烃等杂质，低温甲醇洗或变压吸附净化装置运行可靠稳定，不存在因为污染甲醇溶液而造成甲醇溶液中杂质累积从而运行恶化的问题，不存在污染变压吸附吸附剂的问题。 

2.取消和原BGL炉煤造气配套的必须的甲烷回收和处理工段，例如深冷分离甲烷工段(如液氮洗)和甲烷转化回收工段，大大缩短流程、简化操作、节约投资、降低能耗。 

附图说明

图1为本实用新型装置的方框图。 

具体实施方式

为了使本实用新型的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。 

以下实施例以某煤制合成氨装置，采用BGL炉煤造气制取氢或一氧化碳的合成气为例予以说明本实用新型。 

参见图1，本实施例的BGL加压熔渣气化加纯氧非催化部分氧化制取合适氢碳比合成气的装置，包括BGL气化炉10、高温旋风分离器20、纯氧非催化部分氧化炉30、废热锅炉40、洗涤旋风分离器50、耐硫变换设备60、冷却设备70、低温甲醇洗设备80、硫回收设备90、精脱设备100。其中废热锅炉40可以用冷激设备取代或废热锅炉40和冷激设备混合使用所取代，低温甲醇洗设备80可以用变压吸附设备所取代。 

BGL炉煤造气技术采用BGL加压熔渣造气工艺，以碎煤为原料，纯氧和蒸汽为氧化剂/气化剂，固定床造气，液态排渣。碎煤、蒸汽和纯氧分别由BGL炉气化炉10的煤入口11、蒸汽入口12、纯氧入口13进入BGL炉气化 炉10内，灰渣由BGL炉气化炉10的排渣口14排出。纯氧由空分设备110通过纯氧输送管111输送过来。 

由BGL炉气化炉10的粗煤气出口15出来的约400℃的粗煤气中氢气/一氧化碳的比例约0.72，并且含有7.4％V的甲烷。 

粗煤气条件如下：％V干 

其他杂质如下： 

灰尘、焦油、中油、轻油、酚、脂肪酸、氨、氰化物。 

由BGL炉气化炉10的粗煤气出口15出来的约400℃的粗煤气通过粗煤气输送管15和高温旋风分离器20上的粗煤气入口21送入高温旋风分离器20进行分离，除去大部分粉尘的粗煤气通过高温旋风分离器20上的粗煤气出口21以及粗煤气输送管22、纯氧非催化部分氧化炉30的粗煤气入口31直接送入纯氧非催化部分氧化炉30内，分离的粉尘通过高温旋风分离器20上的粉灰出口23排出。 

空分设备110的纯氧加入安全蒸汽预热至？℃后通过纯氧输送管112、纯氧非催化部分氧化炉30的纯氧入口32送入纯氧非催化部分氧化炉30内，与送入的粗煤气在纯氧非催化部分氧化炉30内混合燃烧，产生高温，这时粗煤气内的有机物包括有机硫如噻吩等和有机烃如甲烷等在高温下裂解、加氢和转化。 

采用本实用新型的纯氧非催化部分氧化炉30(POX)，高温气体出口33出来的170℃高温气体中氢气/一氧化碳比例为0.55，其中甲烷含量小于0.2％V。所有杂质几乎全部转化为最简单的CO₂、CO、H₂和水。 

由纯氧非催化部分氧化炉30的高温气体出口33出来的170℃高温气体通过高温气体输送管34、废热锅炉40上的高温气体入口41送入废热锅炉40内副产蒸汽进行热量回收。纯氧非催化部分氧化炉30上的煤气水入口 35通过煤气水输送管36接煤气水分离和处理系统，以在需要的时候向纯氧非催化部分氧化炉30补充煤气水。进入纯氧非催化部分氧化炉30的体积百分比浓度为95％，温度为常温～150℃，纯氧与BGL炉出口粗煤气的体积比为0.1～0.2。 

废热锅炉40在回收热量副产蒸汽过程中，经热量回收温度降低的粗煤气由废热锅炉40上的高温气体出口42送出，副产的？MPa中压饱和蒸汽和/或？MPa低压饱和蒸汽由废热锅炉40上的蒸汽出口43送出，废热锅炉40形成的煤气水由其上的煤气水出口44送出，并通过煤气水输送管45送至煤气水分离和处理系统进行处理。煤气水输送管45与36之间还通过连接管线46和压缩机47连接。 

由废热锅炉40上的高温气体出口42送出的经热量回收温度降低至140℃的粗煤气通过粗煤气输送管48、洗涤旋风分离器50上的气体入口送入洗涤旋风分离器50内进行洗涤和旋风分离，分离后的煤气水通过其上的煤气水出口51经由煤气水输送管45送至煤气水分离和处理系统进行处理。洗涤旋风分离器50上的气体出口5一方面通过粗煤气输送管54接耐硫变换装置60中的换热器61上的粗煤气入口61a，另一方面通过粗煤气输送管55和控制阀56接冷却装置70上的粗煤气入口71。这样通过控制阀56即可根据后续工艺要求进行部分变化或全部变换粗煤气，以调节氢气/一氧化碳比例为1～3∶1，生产合成气或氢气。而由粗煤气输送管54送过来并进入换热器61的粗煤气进过换热后，由换热器61上的粗煤气出口61c通过粗煤气输送管61d、变换设备62上的粗煤气入口62a送入变换设备61内进行变换，变换设备62变换后的变换气由其上的变换气循环出口62b出来后，通过变换气循环管62c、换热器61上的变换气循环入口进入换热器61进行换热，经过调节氢气/一氧化碳比例的变换气由换热器61上的变换气出口61b出来，再通过变换气输送管61c、冷却装置70上的粗煤气入口71送至冷却装置70内进行冷却，除去工艺冷凝液。 

冷却装置70冷却后形成的煤气水(工艺冷凝液)通过其上的煤气水出口72以及煤气水输送管73送至煤气水分离和处理系统进行处理。冷却装置70冷却后形成的粗煤气由其上的粗煤气出口73、粗煤气输送管74以及低温甲醇洗设备80上的粗煤气入口送入低温甲醇洗设备80进行净化。 

净化后的所产生的用于生产硫磺或硫酸的原料气通过低温甲醇洗设备80上的生产硫磺或硫酸的原料气出口81、原料气输送管82、硫回收设备90上的原料气出口91送入硫回收设备90内回收硫，制成硫磺或硫酸，制成的硫磺或硫酸通过硫回收设备90上的硫磺或硫酸出口92送出。净化后的净化气由低温甲醇洗设备80上的净化气出口83出来，通过净化气输送管84、精脱设备100上的净化气入口101送入精脱设备100进行精脱，把有害杂质除至满足后续工艺要求例如氨合成装置。精脱后的氢气/一氧化碳比例为1～3∶1合格的合成气由精脱设备100上的合成气出口102送出。 

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。 

Claims (14)

1.BGL加压熔渣气化加纯氧非催化部分氧化制取合适氢碳比合成气或氢气的装置，其特征在于，包括BGL气化炉和纯氧非催化部分氧化炉，其中BGL气化炉上的粗煤气出口通过第一粗煤气输送管连接到纯氧非催化部分氧化炉的粗煤气入口上，所述纯氧非催化部分氧化炉上的纯氧入口通过纯氧输入管接空分设备的纯氧输出口；纯氧非催化部分氧化炉上的高温气体出口送出的粗煤气，以制取合格的合成气或氢气。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述纯氧非催化部分氧化炉上还设置有一煤气水入口，所述纯氧非催化部分氧化炉上的煤气水入口通过第二煤气水输送管接煤气水分离和处理系统。

3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，还包括一第一分离装置，所述第一分离装置上设置有粗煤气入口、粗煤气出口、粉灰出口，第一分离装置上的粗煤气入口接第一粗煤气输送管，第一分离装置的粗煤气出口通过第二粗煤气输送管接所述纯氧非催化部分氧化炉的粗煤气入口，第一分离装置的粉灰出口送出粉尘。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第一分离装置为一旋风分离设备。

5.如权利要求3所述的装置，其特征在于，还包括一热量回收设备，所述热量回收设备上设置有高温气体入口、高温气体出口、蒸汽出口和煤气水出口，所述热量回收设备的高温气体入口通过高温气体输送管接所述纯氧非催化部分氧化炉上的高温气体出口，该热量回收设备的蒸汽出口送出中压和/或低压饱和蒸汽，热量回收设备的煤气水出口通过第一煤气水输送管接煤气水分离和处理系统，热量回收设备上的高温气体出口送出的粗煤气，以制取合格的合成气或氢气。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第一煤气水输送管通过第一连接管线和压缩机连接第二煤气水输送管。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括一第二分离装置，所述第二分离装置上设置有气体入口和气体出口以及煤气水出口，所述第二分离装置上的气体入口通过第三粗煤气输送管接所述热量回收设备上的高温气体出口，第二分离装置上的气体出口送出的粗煤气，以制取合格的合成气或氢气，第二分离装置上的煤气水出口与所述第一煤气水输送管连接。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第二分离装置为洗涤旋风分离设备。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括一冷却装置，所述冷却装置上设置有粗煤气入口、粗煤气出口以及煤气水出口，所述冷却装置上的粗煤气入口通过管线与所述第二分离装置上的气体出口连接，冷却装置上的粗煤气出口送出的粗煤气，以制取合格的合成气或氢气，冷却装置上的煤气水出口通过第三煤气水输送管接煤气水分离和处理系统。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，在所述冷却装置与所述第二分离装置之间增加一耐硫变换装置，所述耐硫变换装置包括一换热设备和一变换设备，所述换热设备上设置有粗煤气入口、粗煤气出口、变换气出口、变换气循环入口，所述变换设备上设置有粗煤气入口、变换气循环出口；所述第二分离装置上的气体出口一方面通过第四粗煤气输送管接所述换热设备上的粗煤气入口，另一方面通过第五粗煤气输送管和控制阀接所述冷却装置上的粗煤气入口；所述换热设备上的变换气出口通过变换气输送管接所述冷却装置上的粗煤气入口，换热设备上的粗煤气出口通过第六粗煤气输送管接所述变换设备上的粗煤气入口，变换设备上的变换气循环出口通过变换气循环管接换热设备上的变换气循环入口。

11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，还包括一脱硫脱碳装置，所述脱硫脱碳装置上设置有粗煤气入口、净化气出口和生产硫磺或硫酸的原料气出口，所述脱硫脱碳装置上的粗煤气入口通过第七粗煤气输送管接冷却装置上的粗煤气出口，脱硫脱碳装置上的净化气出口送出的净化气，以制取合格的合成气或氢气；所述脱硫脱碳装置上的原料气出口送出生产硫磺或硫酸的原料气。

12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述脱硫脱碳装置为低温甲醇洗设备或变压吸附设备。

13.如权利要求11所述的装置，其特征在于，还包括一硫回收设备，所述硫回收设备上设置有原料气入口和硫磺或硫酸出口，硫回收设备上的原料气入口通过原料气输送管接所述脱硫脱碳装置上的原料气出口，硫回收设备上的硫磺或硫酸出口送出硫磺或硫酸。

14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，还包括一精脱设备，所述精脱设备上设置有净化气入口、合成气出口，精脱设备上的净化气入口通过净化气输送管接脱硫脱碳装置上的净化气出口，精脱设备上的合成气出口输送合格的合成气或氢气。

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