JP2003126660A - 排煙処理装置 - Google Patents

排煙処理装置

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JP2003126660A
JP2003126660A JP2001330279A JP2001330279A JP2003126660A JP 2003126660 A JP2003126660 A JP 2003126660A JP 2001330279 A JP2001330279 A JP 2001330279A JP 2001330279 A JP2001330279 A JP 2001330279A JP 2003126660 A JP2003126660 A JP 2003126660A
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carbon fiber
water
exhaust gas
flue gas
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JP2001330279A
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Kiyoshi Tatsuhara
潔 龍原
Akinori Yasutake
昭典 安武
Takashi Kurisaki
隆 栗崎
Takafuru Kobayashi
敬古 小林
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2330/00—Structure of catalyst support or particle filter
    • F01N2330/30—Honeycomb supports characterised by their structural details
    • F01N2330/38—Honeycomb supports characterised by their structural details flow channels with means to enhance flow mixing,(e.g. protrusions or projections)

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  • Catalysts (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Chimneys And Flues (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 活性炭素繊維層２０の全体で均一に水と排ガ
スとの流通を可能にした排煙処理装置を提供する。 【解決手段】 排煙処理装置の触媒槽を構成する活性炭
素繊維層２０の通路１５の側壁に孔１８を形成し、上か
ら供給される水の圧力と下から送られる排ガスの圧力が
釣り合っても、水もしくは排ガスが孔１８を流通して低
圧側の通路１５に流入し、通路１５に水膜が形成される
おそれがなくなり、通路が塞がれて排ガスの流れを阻害
することがなくなり、活性炭素繊維層２０の全体で均一
に水と排ガスとの流通を可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、石炭や重油等の燃
料を燃焼させるボイラ、ガスタービン、エンジンや焼却
炉等から排出される排ガス中の硫黄酸化物（SOx ) を除
去するための排煙処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】石炭や重油等の燃料を使用するボイラを
備えた火力発電設備、化学品製造プラント、金属処理プ
ラント、焼結プラント、製紙プラント等やガスタービ
ン、エンジン、焼却炉等から排出される排ガス中には二
酸化硫黄等の硫黄酸化物（SOx )が含まれている。排ガ
ス中のSOx を除去する装置として排煙処理装置が用いら
れている。排煙処理装置では、活性炭素繊維等の多孔質
炭素材料に排ガス中のSOxを吸着させ、多孔質炭素材料
の触媒作用を利用して排ガス中に含まれる酸素により硫
黄成分を酸化させ、これを水分に吸収させて硫酸として
多孔質炭素材料から除去するようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の排煙処理装置で
は、例えば、平板シート状の活性炭素繊維と波板シート
状の活性炭素繊維を交互に積層した触媒槽を備え、触媒
槽の活性炭素繊維に水を滴下すると共に排ガスをシート
間の通路を通過させて硫黄分を硫酸として除去するよう
になっている。このため、排ガス浄化性能（脱硫効率）
を向上させるためには、水分を均一に添加させることが
必要であり、しかも、圧力損失が少ない状態で流れを阻
害せずに排ガスを通過させる必要がある。
【０００４】本発明は上記状況に鑑みてなされたもの
で、水分が均一に添加され圧力損失が少ない状態で流れ
が阻害されずに排ガスを通過させることができる活性炭
素繊維層の触媒槽を備えた排煙処理装置を提供すること
を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の排煙処理装置の構成は、硫黄酸化物を含有す
る排ガスが流通する装置塔内に設けられ活性炭素繊維層
で形成される触媒槽と、触媒槽の上部における装置塔内
に設けられ触媒槽に硫酸生成用の水を供給する水供給手
段とからなる排煙処理装置において、平板状の平板活性
炭素繊維シートと波板状の波板活性炭素繊維シートとを
交互に積層して通路が上下に延びる状態にすることで触
媒槽の活性炭素繊維層を構成し、活性炭素繊維層の通路
を形成する側壁に通路間の流体の流通を許容する孔を形
成したことを特徴とする。
【０００６】そして、通路に形成される孔は、流体の流
通方向に複数設けられていることを特徴とする。また、
通路に形成される孔は、一つの通路から複数の通路への
流体の流通を許容するように複数設けられていることを
特徴とする。また、活性炭素繊維層が上下に複数配置さ
れて触媒槽が構成されていることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１には本発明の一実施形態例に
係る排煙処理装置を備えた排ガス処理システムの全体構
成、図２には他の実施形態例に係る排ガス処理システム
の全体構成、図３には触媒槽を構成する活性炭素繊維層
の要部正面、図４には活性炭素繊維層の上部の部分斜
視、図５には活性炭素繊維層の断面状態、図６には他の
実施形態例に係る活性炭素繊維層の断面状態、図７には
活性炭素繊維シートの断面を示してある。
【０００８】図１に基づいて排煙処理装置を備えた排ガ
ス処理システムを説明する。
【０００９】図に示すように、例えば、火力発電設備の
図示しない蒸気タービンを駆動するための蒸気を発生さ
せるボイラ１では、石炭や重油等の燃料ｆが炉で燃焼さ
れるようになっている。ボイラ１の排ガスには硫黄酸化
物（SOx ) が含有され、排ガスは図示しない脱硝装置で
脱硝されてガスガスヒータで冷却された後に集塵機２で
除塵される。
【００１０】除塵された排ガスは押込ポンプ３により増
湿冷却装置１６に送られ、増湿冷却装置１６で水分（含
む希硫酸）が混合されて飽和蒸気状の排ガスとされる。
この時、排ガス中にはミストが含まれていることもあ
る。増湿冷却装置１６からの飽和蒸気状の排ガスは下部
の導入口５から装置塔としての脱硫塔４に導入される。
脱硫塔４の内部には活性炭素繊維層で形成される触媒槽
６が備えられ、触媒槽６には硫酸生成用の水が上部の散
水ノズル７から散布される。散水ノズル７には水タンク
８からの水がポンプ９を介して供給され、散水ノズル
７、水タンク８及びポンプ９により水供給手段が構成さ
れている。
【００１１】水が上部から散布された触媒槽６の内部に
排ガスを下部から通過させることにより、排ガスからSO
x を反応除去する。触媒槽６を通過した排ガスは排出口
１２から排出され、排ガスはミストエリミネータ１９で
ミストが除去されて白煙が抑制された状態で煙突１３を
通して大気に放出される。尚、ミストエリミネータ１９
が設けられない場合もある。
【００１２】触媒槽６の活性炭素繊維層の表面では、例
えば、以下の反応により脱硫反応が生じる。即ち、 (1) 触媒槽６の活性炭素繊維層への二酸化硫黄SO2 の吸
着。 (2) 吸着した二酸化硫黄SO2 と排ガス中の酸素O2（別途
供給することも可）との反応による三酸化硫黄SO3 への
酸化。 (3) 酸化した三酸化硫黄SO3 の水H2O への溶解による硫
酸H2SO4 の生成。 (4) 生成された硫酸H2SO4 の活性炭素繊維層からの離
脱。
【００１３】この時の反応式は以下の通りである。 SO2+1/2O2+H2O →H2SO4
【００１４】反応除去された硫酸H2SO4 は希硫酸となっ
て排出ポンプ１０を介して硫酸タンク１１に排出され
る。このようにして、触媒槽６中で排ガス中の二酸化硫
黄SO2を吸着して酸化し、水H2O と反応させて硫酸H2SO
4 を生成して離脱除去することにより、排ガス流の脱硫
が行われる。
【００１５】図２に基づいて排ガス処理システムの他の
実施形態例を図２に基づいて説明する。尚、図１に示し
た排ガス処理システムと同一構成部材には同一符号を付
して重複する説明は省略してある。
【００１６】図２に示した排ガス処理システムは、排ガ
ス中の硫黄酸化物を脱硫装置での脱硫により硫酸とし、
硫酸に石灰スラリーを供給して石膏を製造するものであ
る。
【００１７】図に示すように、脱硫塔４から排出ポンプ
１０を介して希硫酸を貯蔵すると共に石灰スラリー５１
が供給されて石膏を析出させる石膏反応槽５２が備えら
れ、石膏反応槽５２で析出された石膏を沈降させる沈降
槽（シックナー）５３が備えられている。沈降槽（シッ
クナー）５３からの石膏スラリー５４は脱水器５６に送
られ、脱水器５６で水分が除去されて石膏５５が得られ
るようになっている。
【００１８】図１の排ガス処理システムでは、脱硫して
得られた硫酸を硫酸のままで使用するものであるが、図
２の排ガス処理システムでは、硫酸に石灰スラリー５１
を供給して石膏スラリー５４を得た後、脱水して石膏５
５として利用するものである。
【００１９】図３乃至図７に基づいて触媒槽６における
活性炭素繊維層の構成を説明する。
【００２０】活性炭素繊維層２０は、平板状の平板活性
炭素繊維シート２１とＶ字状に波が連続する波板状の波
板活性炭素繊維シート２２とが交互に積層され、間に形
成される直線状の空間が通路１５となって通路１５が上
下に延びた状態になっている。平板活性炭素繊維シート
２１及び波板活性炭素繊維シート２２は、ピッチ系、フ
ェノール系等の綿状の活性炭素繊維がバインダを用いて
板状にされ、波板活性炭素繊維シート２２はコルゲータ
により波型にされる。その後、窒素ガス等の非酸化雰囲
気下で、例えば、600 ℃乃至1200℃に熱処理されて脱硫
反応用の活性炭素繊維を得る。即ち、熱処理により、疎
水性の大きな表面にして二酸化硫黄SO2の吸着を容易に
起こさせると共に生成された硫酸H2SO4 の離脱を速やか
に進行させる状態にする。
【００２１】熱処理を行った平板活性炭素繊維シート２
１及び波板活性炭素繊維シート２２を交互に積層し、波
板活性炭素繊維シート２２の山部と平板活性炭素繊維シ
ート２１とをバインダの融着により接合して所定の大き
さのパックとする。波板活性炭素繊維シート２２と平板
活性炭素繊維シート２１とをバインダの融着により接合
しているので、有機物等の接着剤が用いられていない。
このため、接着剤が脱硫反応に影響を与えることがなく
なり、また、接合の信頼性が高まり圧力損失への影響を
なくすことができる。
【００２２】例えば、活性炭素繊維層２０のパックが通
路１５を上下方向にして４個並べられ、更に、４個の活
性炭素繊維層２０のパックが２段に重ねられてケースに
収納固定される。即ち、活性炭素繊維層２０が上下に複
数配置されて触媒槽６が構成されている。このため、一
つの活性炭素繊維層２０を小型化することができ、組み
立て性が向上する。
【００２３】図４に示すように、平板活性炭素繊維シー
ト２１の間のピッチｐは例えば、4mm程度に設定され、
波板活性炭素繊維シート２２の山部の幅ｈは10mm程度に
設定される。そして、上から粒径が200 μm 程度の水が
噴霧されて供給されると共に排ガスが下から送られ、活
性炭素繊維層２０を流通した水は粒径が数mm程度となっ
て脱硫塔４の下部に落下する。排ガスは、平板活性炭素
繊維シート２１及び波板活性炭素繊維シート２２を交互
に積層して形成される比較的小さな通路１５を流通する
ようになっているので、圧力損失の増大が抑制されてい
る。
【００２４】活性炭素繊維表面においてSO2 が酸化され
たSO3 が水分により硫酸として排出される際、水分が不
足であると硫酸としての排出ができず、次のSO2 の酸化
が不十分となる。一方水分が過剰であると硫酸が薄まる
ことになる。さらに、水分が過剰となって、例えば、活
性炭素繊維の表面に水膜や水壁を形成すると活性炭素繊
維の活性点を覆うようになると、SO2 の酸化の触媒作用
ができず、脱硫できなくなり、脱硫効率が低下すること
になる。
【００２５】このため、排ガスが触媒槽６における活性
炭素繊維層２０と接触する際の水分量は、上から粒径が
200 μm 程度の水が噴霧されて供給されると共に活性炭
素繊維層２０を流通した水は粒径が数mm程度となって脱
硫塔４の下部に落下する状態に設定されている。これに
より、排ガスの状況にもよるが、断続的に水滴が玉状と
なって転がり落ちることで、活性炭素繊維表面に水分が
過不足なく供給されると共に硫酸の脱離が効率よく行わ
れる状態になる。その結果、排ガスの脱硫が効果的に行
われることになる。
【００２６】尚、図６（Ａ）に示したように、Ｕ字状に
波が連続する波板活性炭素繊維シート３１を形成し、波
板活性炭素繊維シート３１を同一方向に並べて波板活性
炭素繊維シート３１と平板活性炭素繊維シート２１とを
交互に積層することも可能である。また、図６（Ｂ）に
示したように、波板活性炭素繊維シート３１の方向を交
互に並べて波板活性炭素繊維シート３１と平板活性炭素
繊維シート２１とを交互に積層することも可能である。
更に、図６（Ｃ）に示したように、波板活性炭素繊維シ
ート３１の表面に微細な凹凸形状３２を形成することも
可能である。
【００２７】尚、平板活性炭素繊維シート２１及び波板
活性炭素繊維シート２２，３１の構成は、図７に示すよ
うに、芯材３４の両面に焼紙シート３５を密着して積層
状の板状とされている。尚、芯材３４がない構成であっ
てもよい。
【００２８】活性炭素繊維層２０は小さな通路１５が一
つ一つが独立して多数設けられ、通路１５には上から硫
酸生成用の水が供給されると共に下から排ガスが送られ
る。このため、上から供給される水の重さと下から送ら
れる排ガスの圧力が釣り合うと、図５及び図６に示した
ように、通路１５に水膜４０が発生して通路１５が閉塞
するおそれがあった。通路１５を大きくすることで水膜
４０の発生を抑制して通路１５の閉塞をなくすことも可
能であるが、通路１５を大きくすると、活性炭素繊維層
２０の表面と排気ガスの接触面積が減り限られたスペー
スで所望の触媒効率が得られなくなってしまう。
【００２９】このため、図３乃至図６に示すように、活
性炭素繊維層２０の通路１５を形成する側壁に通路１５
間の水及び排ガスの流通を許容する孔１８が形成されて
いる。孔１８は通路１５の流れ方向（流体の流通方向）
に複数（図３の例では３個）設けられ、更に、通路１５
に形成される孔１８は、一つの通路１５から隣接する全
ての通路１５（複数の通路１５）への水及び排ガスの流
通を許容するように複数設けられている。
【００３０】通路１５の流れ方向に複数の孔１８が設け
られているので、供給される水の重さ及び排ガスの流通
圧力が一定でない場合でも、通路１５間での水及び排ガ
スの流通が確実に行なわれる。また、隣接する全ての通
路１５につながるように孔１８が設けられているので、
活性炭素繊維層２０の内部で水の重さ及び排ガスの流通
圧力が偏っていても通路１５間での水及び排ガスの流通
が確実に行なわれる。
【００３１】上述した触媒槽６を備えた排煙処理装置で
は、触媒槽６を構成する活性炭素繊維層２０の通路１５
の側壁に孔１８を形成したので、上から供給される水の
重さと下から送られる排ガスの圧力が釣り合っても、排
ガス（もしくは水）が孔１８を流通して低圧側の通路１
５に流入し、排ガス側の圧力が低下して水が落下し、通
路１５に水膜１６が形成されるおそれがなくなる。この
ため、通路１５が塞がれて排ガスの流れを阻害すること
がなくなり、活性炭素繊維層２０の全体で均一に水と排
ガスとの流通を可能にすることができる。
【００３２】そして、活性炭素繊維層２０が上下に複数
配置されて触媒槽６が構成されている際に、下方の活性
炭素繊維層２０にも均一に水が供給されると共に上方の
活性炭素繊維層２０にも均一に排ガスが供給される。こ
のため、活性炭素繊維層２０を複数段に配置した触媒槽
６であっても水及び排ガスが均一に分散し、二酸化硫黄
SO2 の除去効率に影響を及ぼすことがなくなる。
【００３３】従って、活性炭素繊維層２０に水分が均一
に添加され圧力損失が少ない状態で流れが阻害されずに
排ガスを通過させることができる触媒槽６となり、通路
１５を小さくしても、即ち、活性炭素繊維層２０の流体
に対する接触面積を増加させても、排ガスの流れを良好
に保つことができると共に水を均一に分散して脱硫効率
の低下を抑制することが可能になる。
【００３４】尚、上述した実施形態例の排煙処理装置で
は、排ガスを脱硫塔４の下部から導入して上部に排出す
る例を挙げて説明したが、排ガスの導入位置及び排出位
置はこれに限定されず、排ガスを脱硫塔４の上部から導
入して下部に排出する等の構成でも可能である。
【００３５】
【発明の効果】本発明の排煙処理装置は、硫黄酸化物を
含有する排ガスが流通する装置塔内に設けられ活性炭素
繊維層で形成される触媒槽と、触媒槽の上部における装
置塔内に設けられ触媒槽に硫酸生成用の水を供給する水
供給手段とからなる排煙処理装置において、平板状の平
板活性炭素繊維シートと波板状の波板活性炭素繊維シー
トとを交互に積層して通路が上下に延びる状態にするこ
とで触媒槽の活性炭素繊維層を構成し、活性炭素繊維層
の通路を形成する側壁に通路間の流体の流通を許容する
孔を形成したので、水の圧力と排ガスの圧力が釣り合っ
てしまっても、水もしくは排ガスが孔を流通して低圧側
の通路に流入し、通路が塞がれて排ガスの流れを阻害す
ることがなくなり、活性炭素繊維層の全体で均一に水と
排ガスとの流通を可能にすることができる。この結果、
水分が均一に添加され圧力損失が少ない状態で流れが阻
害されずに排ガスを通過させることができる活性炭素繊
維層の触媒槽を備えた排煙処理装置とすることが可能に
なる。
【００３６】そして、通路に形成される孔は、流体の流
通方向に複数設けられているので、供給される水及び排
ガスの流通圧力が一定でない場合でも、通路間での水及
び排ガスの流通を確実に行なうことが可能になる。
【００３７】また、通路に形成される孔は、一つの通路
から複数の通路への流体の流通を許容するように複数設
けられているので、活性炭素繊維層の内部で水及び排ガ
スの流通圧力が偏っていても通路間での水及び排ガスの
流通を確実に行なうことが可能になる。
【００３８】また、活性炭素繊維層が上下に複数配置さ
れて触媒槽が構成されているので、一つの活性炭素繊維
層を小型化することができ、組み立て性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態例に係る排煙処理装置を備
えた排ガス処理システムの全体構成図。
【図２】他の実施形態例に係る排ガス処理システムの全
体構成図。触媒の概略平面図。
【図３】触媒槽を構成する活性炭素繊維層の要部正面
図。
【図４】活性炭素繊維層の上部の部分斜視図。
【図５】活性炭素繊維層の断面図。
【図６】他の実施形態例に係る活性炭素繊維層の断面
図。
【図７】活性炭素繊維シートの断面図。
【符号の説明】 １ ボイラ ２ 集塵機 ３ 押込ポンプ ４ 脱硫塔 ５ 導入口 ６ 触媒槽 ７ 散水ノズル ８ 水タンク ９ ポンプ １０ 排出ポンプ １１ 硫酸タンク １２ 排出口 １３ 煙突 １５ 通路 １６ 増湿冷却装置 １８ 孔 ２０ 活性炭素繊維層 ２１ 平板活性炭素繊維シート ２２，３１ 波板活性炭素繊維シート ３２ 凹凸形状 ３４ 芯材 ３５ 焼紙シート ５１ 石灰スラリー ５２ 石膏反応槽 ５３ 沈降槽 ５４ 石膏スラリー ５５ 石膏
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｆ０１Ｎ 3/28 ３０１Ｐ 3/28 ３０１ Ｂ０１Ｄ 53/36 ＺＡＢＤ Ｆ２３Ｊ 15/00 Ｆ２３Ｊ 15/00 Ｂ Ｈ (72)発明者 栗崎 隆 長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重工 業株式会社長崎造船所内 (72)発明者 小林 敬古 東京都千代田区丸の内二丁目５番１号 三 菱重工業株式会社内 Ｆターム(参考） 3G091 AA06 AB11 AB15 BA13 GA05 GA06 GB15Y HA08 3K070 DA03 DA04 DA08 DA23 DA25 DA27 DA37 4D048 AA02 BA05 BB02 BB08 BB13 CC36 CC38 CD03 4G069 AA11 BA08A BA08B CA02 CA12 EA09 EA21 EA25 EE07

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 硫黄酸化物を含有する排ガスが流通する
    装置塔内に設けられ活性炭素繊維層で形成される触媒槽
    と、触媒槽の上部における装置塔内に設けられ触媒槽に
    硫酸生成用の水を供給する水供給手段とからなる排煙処
    理装置において、平板状の平板活性炭素繊維シートと波
    板状の波板活性炭素繊維シートとを交互に積層して通路
    が上下に延びる状態にすることで触媒槽の活性炭素繊維
    層を構成し、活性炭素繊維層の通路を形成する側壁に通
    路間の流体の流通を許容する孔を形成したことを特徴と
    する排煙処理装置。
  2. 【請求項２】 請求項１において、通路に形成される孔
    は、流体の流通方向に複数設けられていることを特徴と
    する排煙処理装置。
  3. 【請求項３】 請求項１において、通路に形成される孔
    は、一つの通路から複数の通路への流体の流通を許容す
    るように複数設けられていることを特徴とする排煙処理
    装置。
  4. 【請求項４】 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に
    おいて、活性炭素繊維層が上下に複数配置されて触媒槽
    が構成されていることを特徴とする排煙処理装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008032266A (ja) * 2006-07-26 2008-02-14 Sharp Corp 蒸気発生装置及びこれを搭載した加熱調理器
WO2009111967A1 (zh) * 2008-03-10 2009-09-17 Wang Kai 一种汽车尾气净化方法及其汽车尾气净化系统
KR200457845Y1 (ko) 2009-04-16 2012-01-05 이성국 탄화처리기용 유해가스 및 악취제거장치
CN101670313B (zh) * 2009-10-09 2012-04-25 山东大学 一种纤维织物集尘极表面水膜均匀化装置及工艺
JP2022533148A (ja) * 2019-05-16 2022-07-21 ダブリュ．エル．ゴア アンド アソシエイツ，インコーポレイティド 大量輸送を強化するための穿孔付き吸着剤ポリマー複合材シート
CN115400575A (zh) * 2022-11-01 2022-11-29 云南田野橡胶集团有限公司 一种气液混合喷淋箱及臭气处理系统

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