FR2684562A1 - Apparatus for recycling solvents - Google Patents
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Abstract
Description
"Appareillage de recyclage de solvants"
L'invention concerne le recyclage des solvants et plus particulièrement un appareillage destiné à effectuer un tel recyclage de manière à réduire les pollutions notamment de l'air et de l'eau provoquées par les rejets de ces solvants."Solvent recycling equipment"
The invention relates to the recycling of solvents and more particularly an apparatus intended for carrying out such recycling so as to reduce the pollution, in particular of air and water, caused by the discharges of these solvents.
Cet appareillage est plus particulièrement adapté à la purification et au recyclage des solvants contenant, après leur utilisation, des impuretés telles que des résidus de matières solides (pâtes à polir ou à roder, copeaux, etc) ou liquides (huiles entières ou solubles). This apparatus is more particularly suitable for the purification and recycling of solvents containing, after their use, impurities such as solid matter residues (polishing or lapping pastes, shavings, etc.) or liquids (whole or soluble oils).
L'invention a pour but de remédier aux inconvénients des appareillages connus et notamment de réduire les coûts de recyclage tout en atteignant un taux élevé de recyclage, permettant d'une part de recycler le solvant à plus de 99% afin de pouvoir le réutiliser, en séparant du solvant déjà utilisé, les résidus contenus dans celui-ci, et d'autre part éventuellement de réutiliser également ceux des résidus pour lesquels cela est possible, si nécessaire après régénération. The object of the invention is to remedy the drawbacks of known equipment and in particular to reduce recycling costs while achieving a high recycling rate, making it possible on the one hand to recycle the solvent at more than 99% in order to be able to reuse it, by separating from the solvent already used, the residues contained therein, and on the other hand possibly also reusing those of the residues for which this is possible, if necessary after regeneration.
L'invention a également pour but de créer un appareillage suffisamment peu encombrant, simple, fiable et économique pour pouvoir être utilisable par les entreprises utilisatrices de solvant elles-mêmes, en vue d'éviter les traitements extérieurs coûteux ne serait-ce qu'en ce qui concerne les frais de transport, et de permettre une réutilisation immédiate du solvant récupéré, évitant un nouvel achat. The invention also aims to create a device that is sufficiently compact, simple, reliable and economical to be usable by companies using solvent themselves, in order to avoid costly external treatments if only in regarding transport costs, and allow immediate reuse of the recovered solvent, avoiding a new purchase.
A cet effet, l'invention concerne un appareillage de recyclage de solvants contenant des impuretés, du type comportant une colonne de distillation à laquelle sont connectés un dispositif d'alimentation en solvant contenant des impuretés pour amener ce solvant en partie basse de la colonne, un dispositif d'évacuation de solvant purifié, et un dispositif d'évacuation des impuretés séparées du solvant, appareillage caractérisé en ce que la colonne de distillation est étanche et comporte en partie basse des éléments chauffants pour chauffer le solvant contenant des impuretés de telle sorte que le solvant soit vaporisé, en partie haute un dispositif de condensation relié au dispositif d'évacuation du solvant purifié pour condenser du solvant vaporisé et évacuer du solvant condensé, et un dispositif de réintroduction de solvant condensé non évacué au coeur du solvant contenant des impuretés, mélangé à de l'air, en vue de mélanger intimement le solvant condensé non évacué et le solvant contenant des impuretés, et en ce qu'il comprend des organes de commande automatique du recyclage, et de l'évacuation des impuretés. To this end, the invention relates to an apparatus for recycling solvents containing impurities, of the type comprising a distillation column to which are connected a device for supplying a solvent containing impurities to bring this solvent to the lower part of the column, a device for discharging purified solvent, and a device for removing impurities separated from the solvent, apparatus characterized in that the distillation column is sealed and has heating elements in the lower part for heating the solvent containing impurities in such a way that the solvent is vaporized, in the upper part a condensation device connected to the device for discharging the purified solvent in order to condense the vaporized solvent and to evacuate the condensed solvent, and a device for reintroducing condensed solvent not discharged into the core of the solvent containing impurities , mixed with air, in order to thoroughly mix the condensed solvent é not discharged and the solvent containing impurities, and in that it comprises members for automatic control of recycling, and of the evacuation of impurities.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre de formes de réalisation décrites à titre d'exemples non limitatifs en faisant référence aux dessins ci-joints dans lesquels
- la figure 1 est une coupe schématique par un plan vertical d'une première forme de réalisation d'un appareillage de recyclage de solvants selon l'invention,
- la figure 2 est une coupe schématique par un plan vertical d'une seconde forme de réalisation.Other characteristics and advantages of the invention will emerge from the description which follows of embodiments described by way of nonlimiting examples with reference to the attached drawings in which
FIG. 1 is a diagrammatic section through a vertical plane of a first embodiment of an apparatus for recycling solvents according to the invention,
- Figure 2 is a schematic section through a vertical plane of a second embodiment.
L'appareillage représenté sur les figures I et 2 comprend essentiellement une colonne 1 de distillation, un dispositif d'alimentation 2 en solvant impur à recycler branché à une entrée de solvant impur, ainsi qu'un dispositif d'évacuation 3 du solvant purifié branché à une sortie de solvant purifié, de la colonne 1 de distillation, un bac 4 de récupération des résidus relié par un dispositif d'évacuation 5 à une sortie d'évacuation des résidus de la colonne de distillation, et un circuit 6 de circulation d'un agent réfrigérant (eau ou autre) comportant une partie d'alimentation 61 en agent réfrigérant branchée à une entrée de réfrigérant de la colonne 1 de distillation et une partie d'évacuation 62 de cet agent branchée à une sortie de réfrigérant de la colonne. L'ensemble est logé au moins partiellement dans une cuve 7, par exemple cylindrique à section droite circulaire et à axe longitudinal vertical, en acier inoxydable, équipée d'une entrée en solvant à recycler, d'une sortie de solvant purifié, et d'une entrée et d'une sortie de réfrigérant, reliées respectivement par le dispositif d'alimentation 2 en solvant impur, le dispositif d'évacuation 3 du solvant purifié, et les deux parties 61, 62 du circuit 6 de circulation de l'agent réfrigêreant, aux entrées et sorties correspondantes de la colonne 1. The apparatus represented in FIGS. I and 2 essentially comprises a distillation column 1, a device 2 for supplying impure solvent to be recycled connected to an inlet for impure solvent, as well as a device 3 for discharging the purified solvent connected at an outlet for purified solvent, from the distillation column 1, a tank 4 for recovering residues connected by an evacuation device 5 to an outlet for evacuating residues from the distillation column, and a circulation circuit 6 for a refrigerant (water or other) comprising a supply part 61 of refrigerant connected to a refrigerant inlet of the distillation column 1 and a discharge portion 62 of this agent connected to a refrigerant outlet of the column . The assembly is housed at least partially in a tank 7, for example cylindrical with a circular cross section and a vertical longitudinal axis, of stainless steel, equipped with an inlet for solvent to be recycled, an outlet for purified solvent, and d '' a refrigerant inlet and outlet, connected respectively by the supply device 2 for impure solvent, the discharge device 3 for the purified solvent, and the two parts 61, 62 of the circuit 6 for circulation of the agent refrigerant, at the corresponding inputs and outputs of column 1.
La cuve 7, pose sur le sol, comporte interieurement, à sa partie inférieure, le bac de récupération 4, reposant sur le fond de celle-ci par exemple par l'intermédiaire d'un socle pouvant être constitué par une palette permettant un transport aisé du bac 4. La colonne 1 de distillation est disposée à l'intérieur de la partie supérieure de la cuve 7 cette colonne de distillation présente une forme génerale cylindrique à section droite circulaire et à axe longitudinal vertical, se terminant tronconiquement à sa partie inférieure, le tronc de cône se retrécissant jusqu'à l'extrémité inférieure de la colonne munie de la sortie pour les résidus, laquelle est reliée par le dispositif d'évacuation 5 à la partie supérieure du bac de récupération 4 ; le dispositif d'évacuation 5 comprend un conduit d'évacuation 51 dans lequel est intercalée une vanne automatique de vidange 52 avec contrôle de position commandée par un détecteur de niveau de sécurité 41 équipant le bac de récupération 4 pour interrompre le remplissage de celui-ci lorsqu'il est plein. The tank 7, placed on the ground, has internally, at its lower part, the recovery tank 4, resting on the bottom thereof for example by means of a base which can be constituted by a pallet allowing transport easy from the tank 4. The distillation column 1 is arranged inside the upper part of the tank 7 this distillation column has a general cylindrical shape with a circular straight section and a vertical longitudinal axis, ending frusto-conically at its lower part , the truncated cone narrowing to the lower end of the column provided with the outlet for residues, which is connected by the discharge device 5 to the upper part of the recovery tank 4; the evacuation device 5 comprises an evacuation duct 51 in which an automatic emptying valve 52 is interposed with position control controlled by a safety level detector 41 fitted to the recovery tank 4 to interrupt the filling thereof when full.
La colonne de distillation a son pourtour muni d'un calorifugeage minimisant les pertes thermiques. Le dispositif d'alimentation 2 en solvant à recycler comprend une conduite d'alimentation 21 reliant l'entrée de solvant de la cuve disposée en partie basse de celle-ci à l'entrée de solvant de la colonne de distillation disposée approximativement à mi-hauteur de celle-ci, et une pompe 22 d'alimentation de la colonne en solvant à recycler, interposée dans la conduite 21 ; la pompe 22 est commandée par un détecteur de niveau haut de sécurité 11 équipant la colonne et disposé à un niveau légèrement inférieur à celui de son entrée pour le solvant impur afin d'interrompre le fonctionnement de la pompe 22 et ainsi le remplissage de la partie basse de la colonne lorsque le niveau haut prédéterminé est atteint par la surface libre du solvant à recycler. Le dispositif d'évacuation 3 du solvant purifié est constitué essentiellement d'une conduite 31 munie d'un siphon 32 et reliant la sortie de solvant de la colonne disposée à un niveau supérieur à celui de l'entrée, à la sortie de solvant de la cuve disposée approximativement à mi-hauteur de celle-ci. De même, la partie d'alimentation 61 du circuit de circulation de l'agent réfrigérant relie deux entrées d'agent réfrigérant prévues respectivement dans la cuve et en partie supérieure de la colonne, et la partie d'évacuation 62 du même circuit relie deux sorties d'agent réfrigérant prévues également respectivement en partie supérieure de la colonne et dans la cuve ; dans le circuit 6 de circulation de l'agent réfrigérant est prévue une pompe de circulation entraînée par un moteur dont la mise en fonctionnement est commandée également par le détecteur de niveau haut de sécurité 11. The distillation column has at its periphery provided with a thermal insulation minimizing the heat losses. The device for supplying 2 with solvent to be recycled comprises a supply line 21 connecting the solvent inlet of the tank disposed at the bottom of the latter to the solvent inlet of the distillation column placed approximately halfway height of the latter, and a pump 22 for supplying the column with solvent to be recycled, interposed in the pipe 21; the pump 22 is controlled by a high security level detector 11 fitted to the column and disposed at a level slightly lower than that of its inlet for the impure solvent in order to interrupt the operation of the pump 22 and thus the filling of the part bottom of the column when the predetermined high level is reached by the free surface of the solvent to be recycled. The evacuation device 3 for the purified solvent essentially consists of a pipe 31 provided with a siphon 32 and connecting the solvent outlet of the column disposed at a level higher than that of the inlet, to the solvent outlet of the tank placed approximately halfway up the latter. Similarly, the supply part 61 of the refrigerant circulation circuit connects two refrigerant inlets provided respectively in the tank and in the upper part of the column, and the discharge part 62 of the same circuit connects two coolant outlets also provided respectively in the upper part of the column and in the tank; in the refrigerant circulation circuit 6, a circulation pump is provided, driven by a motor, the operation of which is also controlled by the high security level detector 11.
Dans la région de raccordement de sa partie tronconique à sa partie cylindrique, la colonne 1 comporte au moins un élément chauffant 12 pour porter à ébullition le solvant à recycler contenu dans le bas de la colonne, par exemple un circuit de circulation d'huile thermique à chauffage électrique par résistances. Légèrement au-dessus de l'élément chauffant, c'est-à-dire notablement plus bas que le détecteur de niveau haut de sécurité 11, est placé un détecteur de niveau bas de sécurité 13 commandant le fonctionnement de l'élément chauffant 12 de manière à interrrompre le chauffage lorsque le niveau de solvant descend en-dessous de celui du détecteur 13. In the region of connection of its frustoconical part to its cylindrical part, the column 1 comprises at least one heating element 12 for bringing to the boil the solvent to be recycled contained in the bottom of the column, for example a circuit for circulation of thermal oil electric heating by resistors. Slightly above the heating element, that is to say notably lower than the high security level detector 11, is placed a low security level detector 13 controlling the operation of the heating element 12 of so as to interrupt the heating when the level of solvent drops below that of the detector 13.
Approximativement au même niveau, est disposé un thermostat 14 dont la fonction sera exposée par la suite.At approximately the same level, a thermostat 14 is arranged, the function of which will be explained below.
Dans sa partie haute (fermée à son extrémité supérieure par un couvercle 15 etanchéïfié par un joint 16), la colonne comporte un dispositif de condensation 8 comprenant un serpentin de condensation intérieur 81 par exemple hélicoïdal et s'etendant coaxialement à la colonne à quelques centimètres de la paroi interne de celle-ci, relié à ses deux extrémités respectivement à l'entrée et à la sortie de réfrigérant, permettant la condensation des vapeurs de solvant par suite du refroidissement provoqué localement par la circulation du réfrigérant à l'intérieur du serpentin ; le dispositif de condensation 8 comprend également, contre la paroi interne de la colonne, à un niveau légèrement inferieur à celui du bas du serpentin 81, une gouttière 82 s'étendant sous ce serpentin ; par exemple, si le serpentin est hélicoïdal, la gouttière s'étend en couronne présentant un diamètre inférieur à celui de l'hélice formée par celui-ci ; cette gouttière 82 sert à récupérer le solvant distillé épuré condensé par le serpentin sur les parois de celui-ci, sur la paroi interne de la colonne, entre cette paroi interne et le serpentin, et à un degré moindre à proximité immédiate du serpentin à l'opposé de la paroi interne de la colonne ; c'est à cette gouttière qu'est branchée la sortie de solvant épuré. In its upper part (closed at its upper end by a cover 15 sealed by a seal 16), the column comprises a condensing device 8 comprising an internal condensing coil 81 for example helical and extending coaxially to the column a few centimeters of the internal wall thereof, connected at its two ends respectively to the inlet and the outlet of the refrigerant, allowing the condensation of the solvent vapors as a result of the cooling caused locally by the circulation of the refrigerant inside the coil ; the condensing device 8 also comprises, against the internal wall of the column, at a level slightly lower than that of the bottom of the coil 81, a gutter 82 extending under this coil; for example, if the coil is helical, the gutter extends in a crown having a diameter smaller than that of the propeller formed by the latter; this gutter 82 serves to recover the purified distilled solvent condensed by the coil on the walls thereof, on the internal wall of the column, between this internal wall and the coil, and to a lesser degree in the immediate vicinity of the coil at 'opposite of the internal wall of the column; it is to this gutter that the purified solvent outlet is connected.
Cependant, il est apparu qu'il est impossible, par une seule opération globale d'évaporation du solvant à recycler, de séparer entièrement le solvant proprement dit et les résidus, et qu'il est peu approprié de laisser se recondenser telle quelle et retomber à la surface libre du solvant liquide encore impur, la partie du solvant évapore qui n'a pas été récupérée dans la gouttière. En revanche, il a été trouvé avantageux de mélanger relativement intimement par une agitation énergique, cette partie du solvant qui a déjà subi une première évaporation, avec le solvant encore impur restant au fond de la colonne. However, it has become apparent that it is impossible, by a single overall operation of evaporation of the solvent to be recycled, to completely separate the solvent proper and the residues, and that it is inappropriate to allow it to recondense as it is and fall back on the free surface of the still impure liquid solvent, the part of the evaporated solvent which has not been recovered in the gutter. On the other hand, it has been found advantageous to mix relatively intimately by vigorous stirring, this part of the solvent which has already undergone a first evaporation, with the still impure solvent remaining at the bottom of the column.
A cet effet, il est prévu un dispositif de réintroduction 9 du solvant au coeur du bain de solvant encore impur, mis en service automatiquement, plus précisément sur commande du thermostat 14 disposé approximativement à la hauteur du niveau bas de sécurité ; ce thermostat 14, qui donne une indication sur la concentration graisseuse du liquide contenu dans la colonne 1, est inséré pour le commander dans le circuit d'alimentation électrique du dispositif de réintroduction 9 du solvant ; il referme ce circuit d'alimentation et ainsi déclenche la réintroduction en continu du solvant non évacué par la gouttière 82, dès que la température du bain s'élève au-dessus de sa température d' ébullition théorique.To this end, there is provided a device 9 for reintroducing the solvent into the core of the still impure solvent bath, put into service automatically, more precisely on command from the thermostat 14 disposed approximately at the level of the low safety level; this thermostat 14, which gives an indication of the fatty concentration of the liquid contained in column 1, is inserted to control it in the electrical supply circuit of the solvent reintroduction device 9; it closes this supply circuit and thus triggers the continuous reintroduction of the solvent not discharged through the gutter 82, as soon as the bath temperature rises above its theoretical boiling point.
Le dispositif de réintroduction 9 du solvant peut prendre diverses formes, dont deux sont représentées respectivement sur les figures 1 et 2. The solvent reintroduction device 9 can take various forms, two of which are shown in FIGS. 1 and 2 respectively.
Dans les deux formes de réalisation, le solvant évaporé, ou plutôt un mélange de ce solvant et de l'air contenu initialement dans la colonne au-dessus de la surface libre du solvant à recycler, est réintroduit en circuit fermé, sans mise à l'air libre, les pressions étant constantes, dans le bain. Cette réintroduction dans le bain est effectuée au moyen d'un tube 91 s'étendant axialement dans la colonne 1 jusqu'à la partie inférieure de celle-ci au-dessous du niveau de l'élément chauffant 12, depuis l'extérieur de la colonne au-dessus de l'extrémité supérieure de celle-ci dans le cas de la figure 1, et depuis la partie supérieure de l'intérieur de celle-ci dans le cas de la figure 2. In both embodiments, the evaporated solvent, or rather a mixture of this solvent and the air initially contained in the column above the free surface of the solvent to be recycled, is reintroduced in a closed circuit, without setting air, pressures being constant, in the bath. This reintroduction into the bath is carried out by means of a tube 91 extending axially in the column 1 to the lower part thereof below the level of the heating element 12, from outside the column above the upper end of the latter in the case of FIG. 1, and from the upper part of the interior thereof in the case of FIG. 2.
Dans les deux cas, le mélange solvant vaporisé-air est introduit dans le tube axial 91 au moyen d'une turbine 92 étanche dont la sortie est raccordée à ce tube 91. In both cases, the vaporized solvent-air mixture is introduced into the axial tube 91 by means of a sealed turbine 92, the outlet of which is connected to this tube 91.
Cependant, dans le cas de la figure 1, la turbine 92 est entièrement extérieure à la colonne 1, et son entrée est raccordée à un tube 93 en communication avec la partie supérieure de l'intérieur de celle-ci par exemple à travers le couvercle étanche 15, pour amener le mélange solvant vaporisé-air à l'entrée de la turbine 92. De préférence, le tube d'amenee 93 est raccordé à la colonne 1 dans une region plus proche du centre de celle-ci que l'emplacement du serpentin 81. Ici, l'axe de rotation de la turbine 92 est horizontal. However, in the case of FIG. 1, the turbine 92 is entirely external to the column 1, and its inlet is connected to a tube 93 in communication with the upper part of the interior thereof, for example through the cover sealed 15, to bring the vaporized solvent-air mixture to the inlet of the turbine 92. Preferably, the inlet tube 93 is connected to the column 1 in a region closer to the center thereof than the location of the coil 81. Here, the axis of rotation of the turbine 92 is horizontal.
En revanche, dans le cas de la figure 2, seul le moteur de la turbine 92 est à l'extérieur de la colonne 1, et les pales de son rotor, à l'intérieur de la colonne, sont entraînées par le moteur grâce à un arbre 94, s'étendant verticalement et traversant le couvercle 15 en étant étanchéïfié par un joint tournant 95, dont l'axe de rotation est confondu avec celui de la colonne. Ce rotor à axe de rotation vertical est disposé sensiblement au niveau des entrée et sortie de réfrigérant ; la partie supérieure des pales de la turbine 92 est écartée de la paroi interne du couvercle 15, et l'ensemble du rotor est logé dans une chambre cylindrique 96 ouverte du côté du couvercle 15 et s'étendant latéralement depuis la partie supérieure des pales en direction du tube axial 91 de réintroduction du mélange solvant vaporisé-air, auquel elle est raccordée par une zone en entonnoir 97 tronconique. On the other hand, in the case of FIG. 2, only the engine of the turbine 92 is outside the column 1, and the blades of its rotor, inside the column, are driven by the engine thanks to a shaft 94, extending vertically and passing through the cover 15 while being sealed by a rotary joint 95, the axis of rotation of which coincides with that of the column. This rotor with vertical axis of rotation is arranged substantially at the level of the refrigerant inlet and outlet; the upper part of the blades of the turbine 92 is spaced from the internal wall of the cover 15, and the rotor assembly is housed in a cylindrical chamber 96 open on the side of the cover 15 and extending laterally from the upper part of the blades in direction of the axial tube 91 for reintroducing the vaporized solvent-air mixture, to which it is connected by a frustoconical funnel zone 97.
Dans les deux formes de réalisation, une porte de visite 17 permet d'accéder à l'intérieur de la colonne 1 pour son nettoyage ou remplacer une pièce éventuellement défectueuse. In both embodiments, an inspection door 17 provides access to the interior of the column 1 for cleaning or replacing a possibly defective part.
Le fonctionnement de l'appareillage, extrêmement simple, est entièrement automatisé à partir du moment où, depuis un contenant empli d'un solvant impur par suite par exemple de son utilisation (machine, cuve, réservoir), la colonne 1 est emplie via la conduite d'alimentation 21 tant que la pompe d'alimentation 22 est excite ; lorsque le détecteur de niveau haut de sécurité 11 détecte que le niveau de remplissage maximum prédétermine est atteint, il provoque l'interruption du fonctionnement de la pompe 22, l'alimentation de l'élément chauffant 12, et la mise en circulation du réfrigérant réalisant la condensation par refroidissement, en permettant l'alimentation du moteur de la pompe de circulation. The operation of the apparatus, extremely simple, is fully automated from the moment when, from a container filled with an impure solvent as a result for example of its use (machine, tank, tank), column 1 is filled via the supply line 21 as long as the supply pump 22 is energized; when the high security level detector 11 detects that the predetermined maximum filling level is reached, it causes the interruption of the operation of the pump 22, the supply of the heating element 12, and the circulation of the refrigerant making condensation by cooling, allowing the supply of the circulation pump motor.
Ainsi, le solvant impur est porté à ébullition, et le solvant vaporisé est condensé puis évacué par la gouttière 82 et la conduite d'évacuation 31 jusqu'à ce qu'une proportion de 60% environ ait ainsi été distillée. A partir de ce stade, le thermostat 14 commande l'excitation du moteur de la turbine 92, laquelle brasse l'air de la colonne 1 et le solvant impur, pousse le mélange dans le tube 91 et l'éjecte à la base de la colonne, le cycle se répétant en circuit fermé automatiquement jusqu'à ce que soit atteinte une extraction de 99% environ du solvant distillé. Lorsque le solvant a été évacué, la vanne de vidange 52 est commandée automatiquement pour évacuer les résidus principalement huileux se trouvant au fond de la colonne 1, dans le bac de récupération 4.Thus, the impure solvent is brought to a boil, and the vaporized solvent is condensed then evacuated by the gutter 82 and the evacuation pipe 31 until a proportion of approximately 60% has thus been distilled. From this stage, the thermostat 14 controls the excitation of the turbine engine 92, which mixes the air in the column 1 and the impure solvent, pushes the mixture into the tube 91 and ejects it at the base of the column, the cycle repeating itself in a closed circuit automatically until an extraction of approximately 99% of the distilled solvent is reached. When the solvent has been removed, the drain valve 52 is automatically controlled to remove the mainly oily residues found at the bottom of the column 1, in the recovery tank 4.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation ci-dessus décrites et représentées, et on pourra en prévoir d'autres formes sans sortir de son cadre. Of course, the invention is not limited to the embodiments described above and shown, and we can provide other forms without departing from its scope.
Claims (8)
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Family Applications (1)
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