CN204855473U - 一种固定床催化剂性能在线评价装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种固定床催化剂性能在线评价装置,包括计算机、进料部分、与所述进料部分连接的反应部分、与所述反应部分连接的分析检测部分和与所述分析检测部分连接的气液分离部分,以及与所述计算机相接且用于实时控制分析并提醒所述进料部分、所述反应部分、所述分析检测部分和所述气液分离部分的设备工作安全的电子线路板;所述电子线路板上集成有PLC和与所述PLC的输出端相接的声光报警器,本实用新型设计新颖,结构简单,自动化程度高,避免复杂的人工手动调节,操作简单,节约人力工作量,可实时在线检测原料反应情况,数据监测速度快,效率高,出现异常情况时,及时报警提醒,实用性强。
Description
技术领域
本实用新型属于在线控制技术领域,具体涉及一种固定床催化剂性能在线评价装置。
背景技术
固定床反应器在现代化工生产过程中的应用十分广泛,固定床催化剂的性能评价和催化反应工艺的优化是固定床催化剂的研究开发过程中最关键的步骤之一,其通常是在固定床反应装置中进行的,催化反应条件因素主要包括:空速、气体流量、液体流量、反应温度和压力等;改变一个因素,固定其他因素,根据催化反应的结果评判该因素对催化剂反应性能的影响,当主要因素都被考察后,可以得出各个主要因素的对催化剂性能的影响结果,在此基础上选择最有利于催化反应的因素组合;而固定床催化剂性能评价和催化反应工艺的优化是一个耗时较长的过程,做催化剂的使用寿命实验可能需要几个月或十几个月的时间,考察催化反应工艺对催化剂性能影响的实验需要较大的工作量,该过程通常是一个24小时连续进行的过程,现有的固定床催化剂性能评价装置多采用人工手动调节且实时人为全线跟踪,自动化程度低,操作麻烦,耗费人力,数据监测速度慢,效率低,因此,现如今缺少一种结构简单、成本低、设计合理、效率高的固定床催化剂性能在线评价装置,可实时在线做催化剂的使用寿命和评价催化反应工艺因素对催化剂性能影响的实验,采用双RS232串口通讯采集原料反应数据并在线数据传输,整个实验过程操作简单,控制精确,稳定可靠性。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足,提供一种固定床催化剂性能在线评价装置,其设计新颖合理,自动化程度高,避免复杂的人工手动调节,操作简单,节约人力工作量,可实时在线检测原料反应情况,数据监测速度快,效率高,实用性强,便于推广使用。
为解决上述技术问题,本实用新型采用的技术方案是:一种固定床催化剂性能在线评价装置,其特征在于:包括计算机、进料部分、与所述进料部分连接的反应部分、与所述反应部分连接的分析检测部分和与所述分析检测部分连接的气液分离部分,以及与所述计算机相接且用于实时控制分析并提醒所述进料部分、所述反应部分、所述分析检测部分和所述气液分离部分的设备工作安全的电子线路板;所述电子线路板上集成有PLC和与所述PLC的输出端相接的声光报警器,所述进料部分包括第一气体进料单元、第二气体进料单元、第一液体进料单元和第二液体进料单元,所述第一气体进料单元包括用于分别存放两种不同气体的第一钢瓶和第二钢瓶、第一气体管道、以及依次连接在所述第一气体管道上的第一三通球阀、第一过滤器、第一减压阀、第一压力变送器、第一质量流量计和第一单向阀,所述第一三通球阀的第一端口1通过导管与所述第一钢瓶连接,所述第一三通球阀的第二端口2通过导管与所述第二钢瓶连接;所述第二气体进料单元包括用于分别存放另外两种不同气体的第三钢瓶和第四钢瓶、第二气体管道、以及依次连接在所述第二气体管道上的第二三通球阀、第二过滤器、第二减压阀、第二压力变送器、第二质量流量计和第二单向阀,所述第二三通球阀的第一端口1通过导管与所述第三钢瓶连接,所述第二三通球阀的第二端口2通过导管与所述第四钢瓶连接;所述第一液体进料单元包括用于存放一种液体的第一容器、第一液体管道、以及连接在所述第一液体管道上的第一高压液相泵和第三三通球阀,所述第三三通球阀的第一端口1与所述第一高压液相泵的输出端连接;所述第二液体进料单元包括用于存放另一种液体的第二容器、第二液体管道、以及连接在所述第二液体管道上的第二高压液相泵和第四三通球阀,所述第四三通球阀的第一端口1与所述第二高压液相泵的输出端连接;所述反应部分包括电热炉、安装在所述电热炉内部且用于接收并催化反应所述进料部分输送的原料的反应管、安装在所述反应管上的精密压力表、以及通过导管与所述电热炉连接的空气泵;所述分析检测部分包括恒温箱、气动阀、气相色谱仪和布设在所述恒温箱内部且依次连接的高温过滤器、截止阀、针型阀和十通阀,所述气动阀与所述十通阀连接,所述气相色谱仪的输入端与所述十通阀的输出端连接,所述高温过滤器的输入端与所述反应管的输出端连接;所述气液分离部分包括与所述高温过滤器的输出端连接的气液分离器以及安装在所述气液分离器上的背压调节器和第三压力变送器;所述第一减压阀、第二减压阀、气动阀和空气泵均由所述PLC控制且均与PLC的输出端连接,所述第一压力变送器的输出端、第一压力变送器的输出端、精密压力表的输出端和第三压力变送器的输出端均与PLC的输入端连接,所述第一质量流量计、第二质量流量计、第一高压液相泵、第二高压液相泵、电热炉和背压调节器均与PLC相接且进行双向数据交换。
上述的一种固定床催化剂性能在线评价装置,其特征在于:还包括第一三通管和第二三通管,所述第一气体管道和所述第二气体管道通过所述第一三通管与所述反应管连接,所述第三三通球阀的第二端口2和所述第四三通球阀的第二端口2通过所述第二三通管与所述反应管连接。
上述的一种固定床催化剂性能在线评价装置,其特征在于:所述电子线路板上还集成有第一RS232串口通信模块和第二RS232串口通信模块,所述PLC通过所述第一RS232串口通信模块与所述计算机进行双向通信,所述PLC通过所述第二RS232串口通信模块与所述气相色谱仪进行双向数据交换。
上述的一种固定床催化剂性能在线评价装置,其特征在于:所述第一三通球阀和第二三通球阀均为L型三通球阀。
上述的一种固定床催化剂性能在线评价装置,其特征在于:所述第三三通球阀和第四三通球阀均为T型三通球阀。
上述的一种固定床催化剂性能在线评价装置,其特征在于:所述PLC包括模块S7-300。
上述的一种固定床催化剂性能在线评价装置,其特征在于:所述第一质量流量计和第二质量流量计均为气体流量计D07-19C。
上述的一种固定床催化剂性能在线评价装置,其特征在于:所述精密压力表为压力仪表YB-15DA。
上述的一种固定床催化剂性能在线评价装置,其特征在于:所述第一压力变送器、第二压力变送器和第三压力变送器均为HN168-04系列压力变送器。
上述的一种固定床催化剂性能在线评价装置,其特征在于:所述背压调节器包括SS-93系列背压调节器。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点:
1、本实用新型通过设置PLC实时控制进料部分、反应部分、分析检测部分和气液分离部分的各设备运行状态,且设置提示报警阈值,当有异常情况时,及时报警提醒,操作简单,减少人力工作量,提高工作效率,便于推广使用。
2、本实用新型通过设置双RS232串口通讯系统采集原料反应数据并在线数据传输至计算机,数据交换稳定可靠,且成本低,通用性强,使用效果好。
3、本实用新型进料部分反应气体和反应液体组合多样,功能完备,设计新颖合理,响应速度快,拆卸安装方便,实用性强,便于推广使用。
综上所述,本实用新型设计新颖合理,结构简单,使用元件少、可靠性高、造价低、受环境温度变化影响小,可及时传输电梯的报警信息且延时短,体积小,拆卸安装方便,可靠性高,实用性强,便于推广使用。
下面通过附图和实施例,对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本实用新型进料部分、反应部分、分析检测部分和气液分离部分的管路连接示意图。
图2为本实用新型的控制原理框图。
附图标记说明:
1-1—第一钢瓶;1-2—第二钢瓶;1-3—第一三通球阀;
1-4—第一过滤器;1-5—第一减压阀;1-6—第一压力变送器;
1-7—第一质量流量计;1-8—第一单向阀;2-1—第三钢瓶;
2-2—第四钢瓶;2-3—第二三通球阀;2-4—第二过滤器;
2-5—第二减压阀;2-6—第二压力变送器;2-7—第二质量流量计;
2-8—第二单向阀;3-1—第一容器;3-2—第一高压液相泵;
3-3—第三三通球阀;4-1—第二容器;4-2—第二高压液相泵;
4-3—第四三通球阀;5—精密压力表;6—电热炉;
7—反应管;8—恒温箱;9—高温过滤器;
10—气动阀;11—十通阀;12—气液分离器;
13—背压调节器;14—第三压力变送器;15—气相色谱仪;
16-1—PLC;16-2—第一RS232串口通信模块;
16-3—声光报警器;16-4—第二RS232串口通信模块;
17—空气泵;18—计算机。
具体实施方式
如图1和图2所示,本实用新型包括计算机18、进料部分、与所述进料部分连接的反应部分、与所述反应部分连接的分析检测部分和与所述分析检测部分连接的气液分离部分,以及与所述计算机18相接且用于实时控制分析并提醒所述进料部分、所述反应部分、所述分析检测部分和所述气液分离部分的设备工作安全的电子线路板;所述电子线路板上集成有PLC16-1和与所述PLC16-1的输出端相接的声光报警器16-3,所述进料部分包括第一气体进料单元、第二气体进料单元、第一液体进料单元和第二液体进料单元,所述第一气体进料单元包括用于分别存放两种不同气体的第一钢瓶1-1和第二钢瓶1-2、第一气体管道、以及依次连接在所述第一气体管道上的第一三通球阀1-3、第一过滤器1-4、第一减压阀1-5、第一压力变送器1-6、第一质量流量计1-7和第一单向阀1-8,所述第一三通球阀1-3的第一端口1通过导管与所述第一钢瓶1-1连接,所述第一三通球阀1-3的第二端口2通过导管与所述第二钢瓶1-2连接;所述第二气体进料单元包括用于分别存放另外两种不同气体的第三钢瓶2-1和第四钢瓶2-2、第二气体管道、以及依次连接在所述第二气体管道上的第二三通球阀2-3、第二过滤器2-4、第二减压阀2-5、第二压力变送器2-6、第二质量流量计2-7和第二单向阀2-8,所述第二三通球阀2-3的第一端口1通过导管与所述第三钢瓶2-1连接,所述第二三通球阀2-3的第二端口2通过导管与所述第四钢瓶2-2连接;所述第一液体进料单元包括用于存放一种液体的第一容器3-1、第一液体管道、以及连接在所述第一液体管道上的第一高压液相泵3-2和第三三通球阀3-3,所述第三三通球阀3-3的第一端口1与所述第一高压液相泵3-2的输出端连接;所述第二液体进料单元包括用于存放另一种液体的第二容器4-1、第二液体管道、以及连接在所述第二液体管道上的第二高压液相泵4-2和第四三通球阀4-3,所述第四三通球阀4-3的第一端口1与所述第二高压液相泵4-2的输出端连接;所述反应部分包括电热炉6、安装在所述电热炉6内部且用于接收并催化反应所述进料部分输送的原料的反应管7、安装在所述反应管7上的精密压力表5、以及通过导管与所述电热炉6连接的空气泵17;所述分析检测部分包括恒温箱8、气动阀10、气相色谱仪15和布设在所述恒温箱8内部且依次连接的高温过滤器9、截止阀、针型阀和十通阀11,所述气动阀10与所述十通阀11连接,所述气相色谱仪15的输入端与所述十通阀11的输出端连接,所述高温过滤器9的输入端与所述反应管7的输出端连接;所述气液分离部分包括与所述高温过滤器9的输出端连接的气液分离器12以及安装在所述气液分离器12上的背压调节器13和第三压力变送器14;所述第一减压阀1-5、第二减压阀2-5、气动阀10和空气泵17均由所述PLC16-1控制且均与PLC16-1的输出端连接,所述第一压力变送器1-6的输出端、第一压力变送器2-6的输出端、精密压力表5的输出端和第三压力变送器14的输出端均与PLC16-1的输入端连接,所述第一质量流量计1-7、第二质量流量计2-7、第一高压液相泵3-2、第二高压液相泵4-2、电热炉6和背压调节器13均与PLC16-1相接且进行双向数据交换。
如图1所示,本实施例中,还包括第一三通管和第二三通管,所述第一气体管道和所述第二气体管道通过所述第一三通管与所述反应管7连接,所述第三三通球阀3-3的第二端口2和所述第四三通球阀4-3的第二端口2通过所述第二三通管与所述反应管7连接。
本实施例中,所述电子线路板上还集成有第一RS232串口通信模块16-2和第二RS232串口通信模块16-4,所述PLC16-1通过所述第一RS232串口通信模块16-2与所述计算机18进行双向通信,所述PLC16-1通过所述第二RS232串口通信模块16-4与所述气相色谱仪15进行双向数据交换。
本实施例中,所述第一三通球阀1-3和第二三通球阀2-3均为L型三通球阀。
实际使用中,第一钢瓶1-1中的气体不能与第二钢瓶1-2中的气体同时输出,只能选择第一钢瓶1-1中的一种气体或者第二钢瓶1-2中的一种气体输出,第一钢瓶1-1中的气体由第一三通球阀1-3的第一端口1流向第一三通球阀1-3的第三端口3,或者,第二钢瓶1-2中的气体由第一三通球阀1-3的第二端口2流向第一三通球阀1-3的第三端口3;
同样,第三钢瓶2-1中的气体不能与第四钢瓶2-2中的气体同时输出,只能选择第三钢瓶2-1中的一种气体或者第四钢瓶2-2中的一种气体输出,第三钢瓶2-1中的气体由第二三通球阀2-3的第一端口1流向第二三通球阀2-3的第三端口3,或者,第二钢瓶1-2中的气体由第二三通球阀2-3的第二端口2流向第二三通球阀2-3的第三端口3。
本实施例中,所述第三三通球阀3-3和第四三通球阀4-3均为T型三通球阀。
实际使用中,第一高压液相泵3-2每次使用时,需要将其内部排空,液体经过第三三通球阀3-3的第一端口1流向第三三通球阀3-3的第三端口3排放到外界,第三三通球阀3-3排空后接通第三三通球阀3-3的第一端口1和第三三通球阀3-3的第二端口2,液体由第三三通球阀3-3的第一端口1流向第三三通球阀3-3的第二端口2;
同样,第二高压液相泵4-2每次使用时,需要将其内部排空,液体经过第四三通球阀4-3的第一端口1流向第四三通球阀4-3的第三端口3排放到外界,第四三通球阀4-3排空后接通第四三通球阀4-3的第一端口1和第四三通球阀4-3的第二端口2,液体由第四三通球阀4-3的第一端口1流向第四三通球阀4-3的第二端口2。
本实施例中,所述PLC16-1包括模块S7-300。
本实施例中,所述第一质量流量计1-7和第二质量流量计2-7均为气体流量计D07-19C。
本实施例中,所述精密压力表5为压力仪表YB-15DA。
本实施例中,所述第一压力变送器1-6、第二压力变送器2-6和第三压力变送器14均为HN168-04系列压力变送器。
本实施例中,所述背压调节器13包括SS-93系列背压调节器。
本实用新型使用时,选择第一钢瓶1-1、第二钢瓶1-2、第三钢瓶2-1或第四钢瓶2-2中的一种气体作为气体反应物料,或者选择第一钢瓶1-1和第二钢瓶1-2中的一种气体与第三钢瓶2-1和第四钢瓶2-2中的一种气体的组合作为气体反应物料;选择第一容器3-1或第二容器4-1中的一种液体作为液体反应物料,或者选择第一容器3-1与第二容器4-1中的液体的组合作为液体反应物料;手动选择好要反应的物料组合,第一气体经过第一过滤器1-4,由PLC16-1调节第一减压阀1-5将气体出口压力稳定,第一压力变送器1-6实时监测第一气体的压力变化数据并送入到PLC16-1中,同时PLC16-1控制第一质量流量计1-7的气体输出量,且第一质量流量计1-7采集第一气体输出量反馈给PLC16-1,需要的第一气体经过第一单向阀1-8进入反应管7;第二气体经过第二过滤器2-4,由PLC16-1调节第二减压阀2-5将气体出口压力稳定,第二压力变送器6-6实时监测第二气体的压力变化数据并送入到PLC16-1中,同时PLC16-1控制第二质量流量计2-7的气体输出量,且第二质量流量计2-7采集第二气体输出量反馈给PLC16-1,需要的第二气体经过第二单向阀2-8进入反应管7;第一液体由第一高压液相泵3-2抽出,PLC16-1调节第一高压液相泵3-2的液体输出量,且第一高压液相泵3-2将输出的第一液体输出量反馈给PLC16-1,需要的第一液体经过第三三通球阀3-3进入反应管7;第二液体由第二高压液相泵4-2抽出,PLC16-1调节第二高压液相泵4-2的液体输出量,且第二高压液相泵4-2将输出的第二液体输出量反馈给PLC16-1,需要的第二液体经过第四三通球阀4-3进入反应管7;精密压力表5精确采集反应管7中反应物的压力变化,并实时将数据传给PLC16-1,电热炉6根据反应情况实时提供温度,当温度过高时,PLC16-1驱动空气泵17吹扫降温,保证反应物的温度需求,恒温箱8用于采集反应后的物料输出并提供恒温环境,反应管7经高温过滤器9以及截止阀和针型阀将反应后的物料送入十通阀11,PLC16-1控制气动阀10带动十通阀11转动自动获取反应物样本,反应物样本送入到气相色谱仪15中分析,气相色谱仪15通过第二RS232串口通信模块16-4实时向PLC16-1传输分析数据,恒温箱8中的高温过滤器9将多余的反应物输出到气液分离器12中,由PLC16-1调节背压调节器13控制气体压力,将分离后的气体输出,第三压力变送器14实时监测气液分离器12中压力变化数据并送入到PLC16-1中,PLC16-1将控制采集的数据经过第一RS232串口通信模块16-2传输到计算机18中在线分析,计算机18可显示各个参数的实时数据并可提前设置各个阈值参数,当反应使用的物料累计超过气液分离器12的阈值时,计算机18控制PLC16-1驱动声光报警器16-3发出报警信号,提醒操作者将反应液排出,操作简单,使用方便,效果好。
以上所述,仅是本实用新型的较佳实施例,并非对本实用新型作任何限制,凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化,均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
Claims (10)
1.一种固定床催化剂性能在线评价装置,其特征在于:包括计算机(18)、进料部分、与所述进料部分连接的反应部分、与所述反应部分连接的分析检测部分和与所述分析检测部分连接的气液分离部分,以及与所述计算机(18)相接且用于实时控制分析并提醒所述进料部分、所述反应部分、所述分析检测部分和所述气液分离部分的设备工作安全的电子线路板;所述电子线路板上集成有PLC(16-1)和与所述PLC(16-1)的输出端相接的声光报警器(16-3),所述进料部分包括第一气体进料单元、第二气体进料单元、第一液体进料单元和第二液体进料单元,所述第一气体进料单元包括用于分别存放两种不同气体的第一钢瓶(1-1)和第二钢瓶(1-2)、第一气体管道、以及依次连接在所述第一气体管道上的第一三通球阀(1-3)、第一过滤器(1-4)、第一减压阀(1-5)、第一压力变送器(1-6)、第一质量流量计(1-7)和第一单向阀(1-8),所述第一三通球阀(1-3)的第一端口1通过导管与所述第一钢瓶(1-1)连接,所述第一三通球阀(1-3)的第二端口2通过导管与所述第二钢瓶(1-2)连接;所述第二气体进料单元包括用于分别存放另外两种不同气体的第三钢瓶(2-1)和第四钢瓶(2-2)、第二气体管道、以及依次连接在所述第二气体管道上的第二三通球阀(2-3)、第二过滤器(2-4)、第二减压阀(2-5)、第二压力变送器(2-6)、第二质量流量计(2-7)和第二单向阀(2-8),所述第二三通球阀(2-3)的第一端口1通过导管与所述第三钢瓶(2-1)连接,所述第二三通球阀(2-3)的第二端口2通过导管与所述第四钢瓶(2-2)连接;所述第一液体进料单元包括用于存放一种液体的第一容器(3-1)、第一液体管道、以及连接在所述第一液体管道上的第一高压液相泵(3-2)和第三三通球阀(3-3),所述第三三通球阀(3-3)的第一端口1与所述第一高压液相泵(3-2)的输出端连接;所述第二液体进料单元包括用于存放另一种液体的第二容器(4-1)、第二液体管道、以及连接在所述第二液体管道上的第二高压液相泵(4-2)和第四三通球阀(4-3),所述第四三通球阀(4-3)的第一端口1与所述第二高压液相泵(4-2)的输出端连接;所述反应部分包括电热炉(6)、安装在所述电热炉(6)内部且用于接收并催化反应所述进料部分输送的原料的反应管(7)、安装在所述反应管(7)上的精密压力表(5)、以及通过导管与所述电热炉(6)连接的空气泵(17);所述分析检测部分包括恒温箱(8)、气动阀(10)、气相色谱仪(15)和布设在所述恒温箱(8)内部且依次连接的高温过滤器(9)、截止阀、针型阀和十通阀(11),所述气动阀(10)与所述十通阀(11)连接,所述气相色谱仪(15)的输入端与所述十通阀(11)的输出端连接,所述高温过滤器(9)的输入端与所述反应管(7)的输出端连接;所述气液分离部分包括与所述高温过滤器(9)的输出端连接的气液分离器(12)以及安装在所述气液分离器(12)上的背压调节器(13)和第三压力变送器(14);所述第一减压阀(1-5)、第二减压阀(2-5)、气动阀(10)和空气泵(17)均由所述PLC(16-1)控制且均与PLC(16-1)的输出端连接,所述第一压力变送器(1-6)的输出端、第一压力变送器(2-6)的输出端、精密压力表(5)的输出端和第三压力变送器(14)的输出端均与PLC(16-1)的输入端连接,所述第一质量流量计(1-7)、第二质量流量计(2-7)、第一高压液相泵(3-2)、第二高压液相泵(4-2)、电热炉(6)和背压调节器(13)均与PLC(16-1)相接且进行双向数据交换。
2.按照权利要求1所述的一种固定床催化剂性能在线评价装置,其特征在于:还包括第一三通管和第二三通管,所述第一气体管道和所述第二气体管道通过所述第一三通管与所述反应管(7)连接,所述第三三通球阀(3-3)的第二端口2和所述第四三通球阀(4-3)的第二端口2通过所述第二三通管与所述反应管(7)连接。
3.按照权利要求1所述的一种固定床催化剂性能在线评价装置,其特征在于:所述电子线路板上还集成有第一RS232串口通信模块(16-2)和第二RS232串口通信模块(16-4),所述PLC(16-1)通过所述第一RS232串口通信模块(16-2)与所述计算机(18)进行双向通信,所述PLC(16-1)通过所述第二RS232串口通信模块(16-4)与所述气相色谱仪(15)进行双向数据交换。
4.按照权利要求1所述的一种固定床催化剂性能在线评价装置,其特征在于:所述第一三通球阀(1-3)和第二三通球阀(2-3)均为L型三通球阀。
5.按照权利要求1或2所述的一种固定床催化剂性能在线评价装置,其特征在于:所述第三三通球阀(3-3)和第四三通球阀(4-3)均为T型三通球阀。
6.按照权利要求1或2所述的一种固定床催化剂性能在线评价装置,其特征在于:所述PLC(16-1)包括模块S7-300。
7.按照权利要求1或2所述的一种固定床催化剂性能在线评价装置,其特征在于:所述第一质量流量计(1-7)和第二质量流量计(2-7)均为气体流量计D07-19C。
8.按照权利要求1或2所述的一种固定床催化剂性能在线评价装置,其特征在于:所述精密压力表(5)为压力仪表YB-15DA。
9.按照权利要求1或2所述的一种固定床催化剂性能在线评价装置,其特征在于:所述第一压力变送器(1-6)、第二压力变送器(2-6)和第三压力变送器(14)均为HN168-04系列压力变送器。
10.按照权利要求1或2所述的一种固定床催化剂性能在线评价装置,其特征在于:所述背压调节器(13)包括SS-93系列背压调节器。
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