JPH01231920A - 炭化水素中の水銀除去方法 - Google Patents

炭化水素中の水銀除去方法

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JPH01231920A
JPH01231920A JP63335696A JP33569688A JPH01231920A JP H01231920 A JPH01231920 A JP H01231920A JP 63335696 A JP63335696 A JP 63335696A JP 33569688 A JP33569688 A JP 33569688A JP H01231920 A JPH01231920 A JP H01231920A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は炭化水素中の水銀除去方法に関する。
従来技術およびその問題点 ガス(天然ガス、結合ガス)の生産の副産物である凝縮
液および原油が痕跡状態で多数の金属化合物を含むこと
があり、これらの化合物が一般的に有機金属錯体の形を
していて金属が有機金属基の1個または複数の炭素原子
と結合していることは公知である。
これらの金属化合物は石油の変換工程で使用される触媒
に対する毒物である。特に、これらの化合物は活性表面
上に次第に付着して、水素処理(ハイドロトリーティン
グ)および水素化の触媒を被毒させる。
金属化合物はとりわけ原油の蒸留から生じる重質留分中
ににニッケル、バナジウム、砒素、水銀)、またはさら
に天然ガスの凝縮液中に(水銀、砒素)存在する。
上記の炭化水素留分の熱または接触クラブキング、例え
ばより軽質炭化水素留分に転換する水蒸気クラブキング
処理は、金属(例えばニッケル、バナジウム・・・・・
・)の除去を可能ならしめるが、その代わりに、揮発性
化合物を形成しやすい、および/または(水銀)元素状
態で揮発性である他のある金属(例えば水銀、砒素・・
・・・・)はより軽質留分の中に少なくとも一部分、再
存在し、そのため後続の変換工程の触媒を被毒させる。
水銀はさらにアマルガムの形成によって、例えばアルミ
ニウムをベースにした合金を伴って、とりわけ水銀の凝
縮液を誘発するのに、十分に低温で操作する方法のセク
ション(極低温分留、交換器)において、腐食を誘発す
る危険性を示す。
従来の方法は、ガス相の炭化水素中の水銀または砒素を
除去するのに公知である;固体物質の存在下でとりわけ
作用し、それらの固体物質は金属の脱着剤、捕集剤、ト
ラップ剤、1111出剤、移動剤と呼ばれるものである
脱水銀物質に関するものとして:米国特許筒 3.19
4,629号に活性炭上に沈澱させられた硫黄またはヨ
ードから構成される物質について記載されている。
本出願人の米国特許箱4.094,777号に硫化物の
形成のもとで、少なくとも、一部分の銅およびある鉱物
担持からなる他の物質が記載されている。これらの物質
は同時に銀を含有していてもよい。
本出願人のフランス特許願第87−07442号に、該
物質の特殊な製造方法が記載されている。
フランス特許節2,534.8%号に元素硫黄と鉱物担
持から構成される他の物質が記載されている。
脱砒素に関するものとして: ドイツ特許節2,149,993号は第■族金属にニッ
ケル、白金、パラジウム)を使用することを教えている
米国特許第4,069,140号には色々な吸収剤の使
用が記載されている。担持された酸化鉄が記載され、酸
化鉛の使用が米国特許第3゜782.076号に記載さ
れて、酸化銅の使用が米国特許第3,812,653号
に記載されている。
さて、もし、先行技術に記載されている生成物のいくつ
かのものが脱水銀にまたはさらにガス(例えば水素)ま
たは混合ガス(例えば天然ガス)の脱i索に良い出来を
示し、より特別には、天然ガスが、3個ないし3個以上
の炭素原子を含む炭化水素を大量に含むとき、出願人に
よって行なわれた試験によって、仕込原料が金属元素と
は別の化合物、例えば砒素に対して炭素原子を2個また
はそうでなければ2個以上を含−Hする炭化水素鎖を含
む砒素を、水銀に対してジメチル水銀および2個または
2個以上の炭素原子を包含する炭化水素鎖を含む水銀の
他の化合物を、そして、場合によっては非金属の他の元
素(硫黄、窒素・・・・・・)を含むやいなや、同じ生
成物がほとんど効果のないことが示される。
問題点の解決手段 本発明の対象は先行方法の短所を防ぐ炭化水素の仕込原
料に含まれる水銀を除去する方法である。この方法によ
れば、水素と仕込原料の混合物を、ニッケル、コバルト
、鉄およびパラジウムによって構成される群のうちの少
なくとも1つの金属Mを包含する触媒に、次いで硫黄ま
たは金属硫化物を含Hする捕集物質 (masse  de  captation)に(ま
たは該捕集物質に混合された上記触媒に)、通過して接
触させる。
仕込原料が砒素もまた含むとき、これは同様に除去され
る。好適には少なくとも一部分が液相の仕込原料で操作
する。
驚くべきことに、高濃度の砒素の存在下において、また
はさらに触媒上で(例えば90%以下の)砒素の不完全
な捕集を誘発する“液体″の時間当りの高い容積n1定
速度の存在下において、水銀の捕集物質が砒素の捕集に
対して同様に非常に満足すべき作用をすることが、発見
された。
本発明の対象を成す全組成物における触媒は、少なくと
モ鉄、ニッケル、コバルトおよびパラジウムによって構
成される群の中から選択された金属Mから構成され、何
であろうと使用され、または好適には担体上に担持させ
られる。金属Mは少なくともその全体の50%に対して
還元された形状のもとで存在しなければならない。
担体はアルミナ、シリカ−アルミナ、シリカ、ゼオライ
ト、活性炭、粘土およびアルミナ質セメントによって構
成される群の中から選択されうる。好適にはニッケルま
たはニッケルとパラジウムの組合わせを使用する。
触媒の重量全体に対し金属Mの割合は0.1と60%の
間にあり、より特別には5と60%の間で、好適にはら
から30%である。パラジウムとの組合わせの場合では
、触媒のma全全体え1してこの金属の割合はi:+、
o1と10%の間にあり、好適には0.05から5%で
ある。
分散状の固体鉱物は有利にはアルミナまたはアルミン酸
カルシウムによって構成されうる。
それは好適には大きな表面積と十分な細孔容積を示す、
すなわち各々少なくとも50m2/gおよび少なくとも
0.5cm3/gで、例えば50から350m2/gお
よび0.5から1.2cm3/gである。
このような触媒の調製は本発明の枠組の中でくり返され
ないために、十分に当業者に知られている。
使用前、触媒は、必要ならば、水素または水素を包含す
るガスによって150’Cがら600℃の湿度で還元さ
れる。
本発明の対象を成す組成物全体の中の捕集物質、例えば
アルミナ、シリカ−アルミナ、シリカ、ゼオライト、粘
土、活性炭、アルミナ質セメントによって構成される群
の中から選択される固体鉱物を担体上に分散担持された
硫黄または硫黄化合物によって構成される。
捕集物質として、担体上に担持した硫黄、および例とし
て「カルボン(ca1go口)HGRJのような商品お
よびより一般的には活性炭上にまたはフランス特許節2
,534,8%号に記載されているようにマクロ細孔質
アルミナ上に担持された硫黄によって構成されるすべて
の生成物を使用できる。
好適には硫黄と金属Pを含有する化合物を使用するであ
ろう。そこではPは銅、鉄、銀および好適には、銅また
は銅−銀の組合わせによって形成される群の中から選択
されている。金属Pの少なくとも50%は硫化物の形の
下で使用される。
この捕集物質は、本出願人の米国特許節4゜094.7
77号の中で是非にと勧められた方法に基づいてまたは
さらにアルミナ上の酸化銅の担持物によって、ついで、
本出願人のフランス特許願第87107442号に記載
されているように、有機多硫化物による硫化によって調
製され得る。
捕集物質において、化合されたまたはされていない硫黄
元素の割合は、有利には1から40%の間にあり、好適
には1から20重量%の間にある。
硫化物の形で化合されたまたはされていない金属Pにお
ける割合は、好適にはその捕集物質の全体fffllの
0.1から20%の間にある。
触媒と該捕集物質によって構成される全体は、または2
つの反応器の中で、または1つの反応器の中で作用を開
始される。
2つの反応器が使用されるときは、それらは直列に配置
されうる。触媒を含有する反応器は有利には捕集物質を
含有する反応器の前に配置される。
唯1つの反応器が使用されるときは、触媒と捕集物質は
分離された2つの床で配置されるか、またはよく混合さ
れて配置されうる。 仕込原料の中に含まれる水銀およ
び/または砒素の量(元素形態のもとで計算された)に
基づくと、捕集物質に対する触媒の容積比は1:10か
ら5:1の間で変化しつる。
分離された反応器において操作するときは、触媒に関す
る事項については、130”から250℃の間でなされ
る温度の範囲の中で、より有利には130’から220
℃で、好適には130°から180℃の間で操作されう
る。
作用する圧力は好適には1から50絶対バールで、より
特別には2から40バールで、より有利には5から35
バールで選択される。
捕集物質は、1から50絶対バールの圧力のもとで、よ
り特別には2から40バールで、好ましくは5から35
バールで、0から175℃の温度で、より特別には20
から120℃の間で、より有利には20から90℃の間
で作用する。
捕集物質に対比して計算される空間速度は、1から50
 h−’で可能で、より特別には1から30h−’[(
液状容積)/(該物質の容積当りおよび時間当り)]で
ある。
水素の流量は触媒に対して、例えば触媒の容積当りおよ
び時間当り(通常条件のガス)1から500容積の間に
ある。
唯1つの反応器を操作するときは、より特別には130
°から175℃の間にある全範囲の温度、好適には13
0’から150℃の間で、選ぶのが望ましく思われる。
発明がより特別に実施される仕込原料は、仕込原料の1
kgごとに10つから1ミリグラムの水銀を場合によっ
ては、仕込原料の1kgごとに砒素の10−2から10
ミリグラムを含有する。
実施例1(比較例) 直径2〜4IIlllの球形(転移アルミナの気相オー
トクレーブ処理で製造された)をなすマクロ細孔のアル
ミナ担体5kgは、比表面積160ffi2/g、全細
孔容積1.05cm3/g  [?クロ細孔容積(直径
0.1μ厘以上の気孔)二0゜4em3/g]を示し、
硝酸塩水溶液の形のもとてニッケル20重量%によって
、含浸される。
120℃での5時間の乾燥と空気流での2時間の450
℃での熱活性化との後、20重量%のニッケルを含む6
.25kgの球状物を得る。
触媒の500m3が、次いで直径3CImの鋼製の反応
器の中に、グラスウルの充填物でそれぞれを等分した5
床で充填される。
続いて触媒に次の条件における水素のもとでの処理を受
けさせる; 圧カニ2バール 水素流量:2017時間 温度:400℃ 処理は8時間から酸化ニッケルの少なくとも90%が金
属ニッケルに転化するまで続けられる。
ついで、30か−ら350℃の沸点範囲中で沸騰し、か
つ次の条件において水素と共に水銀50 ppbを含む
液化ガスの重質凝縮物を、上昇流で触媒上に通過させる
: 仕込原料の流m=500CI13/h 温度     =180℃ 水素圧力   二30バール 水素の流Q  :2リットル/時間 凝縮物と水素を200時間通過するままにしておく。5
0.100,200そして400時間経過後における生
成物中の水銀の分析結果は第1表に要約されている。
試験の400時間の間、反応器から出る水銀臼(1°度
は約5091)bである。
その次に試験を中止して、窒素で掃気して、触媒を乾燥
してから、−床毎に触媒を取り出す。
それぞれの床について、水銀のfffm濃度を測定する
。結果は第2表にまとめである。
この触媒は水銀を回収するのに非常に弱い性能しか有し
ないことがわかる。
実施例2(比較) この実施例において、本出願人の米国特許節4.094
,777号に記載されているようにアルミナ担体上に沈
澱された硫化銅から構成されている捕集物質を調製する
この物質の50cm3は次いで実施例1に記載された反
応器と同一の反応器の中に充填される。
その全体容積として5つの分離された床の物質の配置は
完全に実施例1に匹敵する。次1こ実施例1に記載され
ている凝縮物と同一の液化ガスの重質凝縮物(次の条件
において水銀50ppbを含む)を上昇流で該物質の上
を通過させる:仕込原料の流量: 500c113/b
全体圧力=30絶対バール 温度  二周囲温度 凝縮物を400時間通過するままにしておく。
50.100% 200そして400時間経過後の生成
物における水銀分析の結果が第1表に要約されている。
捕集物質は、試験の持続の間、全体の汚染物質除去を得
るのは不可能であることが証明される。
次いで、試験を中止して、窒素で掃気して捕集物質を乾
燥してから、−床毎に捕集物質を取り出す。
それぞれの床について、水銀の重量濃度をA11l定し
、結果が第2表にまとめられて−する。
捕集物質の飽和の証拠である5つの床全体について、水
銀の存在を証明する。
実施例3(発明に基づく) 一番[1の反応器の中に、実施例1に記載されている技
術に基づいて、実施例1のニッケル触媒を充填する。
二番+1の反応器の中に、実施例2に記載されている技
術に基づいて、実施例2の捕集物質の50cm3を充填
する。
触媒が実施例1の条件に基づいて還元された後、2つの
反応器は水素下に直列に置かれる。
それから、水素下で上昇流で順次に触媒上ついで捕集物
質上に、水銀50 ppbを含有する実施例1と同じ液
化ガスの重質凝縮物を通過させる。
作用する条件は次の通りである: 仕込原料の流量(捕集物質へ持たらされる):500c
+a3/h ニッケルの触媒に対して 温度=180℃ 水素圧カニ30絶対バール 水素流量:2リットル/時間 硫化銅の捕集物質に対して 温度:20℃ 水素圧カニ30絶対バール 水素流量:2リットル/時間 400時間の間、凝縮物を通過するままにしておく。5
0.100.200そして400時間経過後の生成物に
おける水銀分析の結果は、次の第1表に要約されている
意外なことに、触媒と捕集物質の組合わせが凝縮物の中
し分のない汚染物質除去を得るのを可能にするのが証明
される。
試験はついで中止されて、窒素で掃気して触媒と捕集物
質を乾燥してから、−原電にそれらを取り出す。
これらの捕集物a<各床について)のそれぞれについて
、水銀含fi度を測定する。捕集物質に関するものとし
ての結果が第2表にまとめられており、触媒については
何ら水銀の痕跡が検出されない。
水銀の90%以上が、捕集物質の115量である第1床
に固定されていることがわかる。それ故にこの物質の4
15量は、400時間経過後に水銀を固定するために、
なお自由に使用できる状態のままにある。したがって非
常に長く効果のある作用時間が予期できる。
実施例4(発明に基づく) 実施例3と同様に操作するが、水銀400p1311を
含有する液化ガスの重質凝縮物を用いる。
捕集物質の効果並びに水銀濃度の程度は、あらゆる関係
を考慮して、実施例3において示されているものとほぼ
同様で、残っている。
実施例5(発明に基づく) 1番1]の反応器には実施例1に記載された技術に基づ
〈実施例1のニッケル触媒を仕込む。
1番口と同じである2番口の反応器には、米国特許第3
.194,629号に基づいて調製された、カルボン(
ca 1 gon)’HGR型の活性炭の上に硫黄13
ffllilk%で化合された、捕集物質を充填する。
この捕集物質は実施例1で使用された技術に基づいて5
つの床に区分されて配置されていて、その全容積は1番
[1の反応器に含まれる触媒の全容積に等しい。
実施例1の条件に基づいて、触媒が還元された後、2つ
の反応器は水素下に直列に置かれる。
次いで実施例3に記載されている条件と完全に同一の条
件に基づいて水銀50 ppbを含有する同じ凝縮物を
通過させて、これを400時間時間型る。
50.100.200そして400時間経過後の生成物
における水銀分析の結果が、第1表に要約されている。
試験は作用の400時間後に中止される:触媒と捕集物
質は実施例3の記述に基づいて、乾燥され、ついで取り
出される。
捕集物質の各床についての水銀重量濃度が第2表に示さ
れている。
ニッケル2011に%およびアルミナφカルシウム80
重量%を含有する触媒50 cn+3を使用することを
除けば、実施例5と同様に操作される。
50.100.200,400時間経過後の生成物にお
ける水銀分析の結果は第1表に示されている。
作用の400時間後、試験は中止されて、触媒と捕集物
質が実施例3に記載されている方法に基づいて乾燥され
て取り出される。
捕集物質の各床についての水銀重量濃度は第2表に再編
成される。
実施例7(発明に基づく) 液化ガスの重質凝縮物が、砒素5 ppmと水銀501
)l)bを含む沸点範囲50から180℃で沸騰するナ
フサに取り替えられて、ニッケル触媒の量が50 ca
3の代わりに100 ca3であることを除けば、実施
例3と同様に操作される。
50.100.200そして400時間経過後の生成物
における砒素と水銀の分析結果は第2表に要約されてい
る。
触媒と捕集物質の組合わせがナフサの申し分のない汚染
物質(砒素および水銀)除去を得るのを可能にするのが
証明される。
実施例3の記述に基づいて、反応器の乾燥および排出の
後、砒素と水銀の重量濃度を各床について測定する。
結果は第2表で表わされる。
砒素の90%が触媒の1番目の床に固定され、水銀の9
0%が捕集物質の1番目の床に固定されるのがわかる。
実施例8(発明に基づく) 捕集物質に還元される仕込原料の流量が11/時間(V
VH20)であることを除けば、実施例7と同様に操作
される。
実施例9(発明に基づく) 実施例7でのように操作するが、捕集物質に還元される
仕込原料の流量は250cm3/時間(VVH5)であ
る。
砒素と水銀の分析は第1表に記載されている結果を与え
る。
触媒と捕集物質の各床における砒素と水銀の重量濃度は
m2表に示されている。
水銀と砒素の精製率(浄化率)はVVHが変化するのに
、はとんど変化しないことがわかる。
実施例10(発明に基づく) この実施例では、アルミナ担体にニッケル20重量%と
パラジウム0.5重皿%を含有する触媒100c■3が
製造され、この触媒が、直径3cmの鋼製の1番口の反
応器に、グラスウルの充填物でそれぞれ等分されている
5つの床で、充填されている。
1番口と同一の2番目の反応器の中にアルミナ担体1体
に銅10fflE1%を含有する先駆物質の少なくとも
1つの有機多硫化物の硫化によって得られる捕集物質5
0 cm3を充填する。この物質自身が5つの床に等分
される。
触媒が実施例1の条件に基づいて、ただし、最大温度3
50℃で還元された後、2つの反応器は水素下に直列に
置かれる。
次いで、上昇流で水素下で実施例7に記載されているも
のと同一の特徴をもち、砒素5 ppIlと水銀501
)I)bを含Hするナフサを順次に触媒上、次に捕集物
質上に通過させる。
作用する条件は次の通りである: (捕集物質に持たらされた)仕込原料の流量:500c
I13/h 触媒に対して 温度:100℃ 水素の圧カニ30絶対バール 水素の流量:2リットル/時間 捕集物質に対して 温度:60℃ 水素の圧カニ30絶対バール 水素の流量:2リットル/時間 ナフサを400時間通過するままにしておく。
50.100.200そして400時間経過後の生成物
における水銀分析の結果が第1表に要約されている。
反応器の乾燥、ついで排出の後、砒素と水銀の重量濃度
は捕集物質と同様に触媒も各床について:1謝される。
結果は第2表に表わされる。
水銀と砒素の捕集物質の効力は完全に実施例7に記載さ
れている触媒と該物質の効力に匹敵しうるのに注意する
。さらに、触媒のニッケル・にパラジウムを添加するこ
とはより低い温度での作用を可能にする。
実施例11(発明に基づく) この実施例において、触媒と捕集物質の役割を同時に演
じれそうな物質50cIl13を製造する。
その物質は金属ニッケル、硫化銅およびアルミナ質セメ
ントの混合物から構成される。
まず始めに、(Elf  Aquitaineの商品T
PS37)の多硫化ジターシャルノニル30重量%の溶
液に塩基性炭酸銅塩を反応させながら、細かく分散され
た硫化銅100gを製造する。得られたペーストは窒素
下で150℃で16時間乾燥されて、ついで水蒸気下で
150℃で5時間活性化される。水蒸気流量は乾燥生成
物の容積に対して1000容積である。
発火性除去されたラネー・ニッケル(N i PS2 
 de  Procatalyse)1000gを別々
に製造する。
2つの生成物は5000gの商業上のアルミナ・カルシ
ウム(S5car  80)と水で練られる。得られた
ペーストは直径2.5++vの棒状態で押し出され、窒
素と1096の水蒸気の混合物下で80℃で通風のよい
乾燥室で16時間熟成され、ついで窒素下で120℃で
5時間乾燥され、終わりに窒素下で400℃で2時間活
性化される。
得られた製品は、直径2.1〜2.3rtrraで長さ
5ff111より少ない押出物で構成されて、CuS1
4.396、ニッケル14.3%およびアルミナeカル
シウム71.4%を含む。
この混合物質は次いで直径3cmの鋼製の唯一つの反応
器の中に充填されて、それぞれグラスウルの充填物で等
分された5つの床に配置される。
つぎに、砒素5 ppmと水銀50 ppbを含有する
ナフサを、上昇流で、水素下で、実施例7に記載されて
いる特徴と同一の特徴で、通過させる。
作用する条件は次の通りである; 仕込原料の流J?L:500cm3/時間温度=80℃ 水素の圧カニ30バール 水素の流Q:2リットル/時間 仕込原料を400時間通過するままにしておく。収穫物
における分析結果は第1表に表わされる。
反応器の乾燥および排出の後この物質の中での砒素と水
銀の含有度は各床で計Al11されて、第2表に書き入
れられている。
(以下余白) 第1表 第2表 nd−検出不可能→水銀<20ppm 砒素く 1咽

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、水素と仕込原料の混合物を、ニッケル、コバルト、
    鉄およびパラジウムによって構成される群のうちの少な
    くとも1つの金属Mを包含する触媒に、次いで硫黄また
    は金属硫化物を含有する捕集物質に(または該捕集物質
    に混合された上記触媒に)、通過して接触させることを
    特徴とする、炭化水素仕込原料中の水銀を除去する方法
    。 2、1から50絶対バールの圧力のもとで、捕集物質の
    容積当り、かつ時間当り1から50容積(液状)の間に
    ある、捕集物質に対する仕込原料の流量で、操作する、
    請求項1による方法。 3、触媒がアルミナ、シリカ−アルミナ、シリカ、ゼオ
    ライト、粘度、活性炭およびアルミナ質セメントによっ
    て構成される群の中から選択された担持上で金属の0.
    1から60重量%を含む、請求項1または2による方法
    。 4、捕集物質がその物質全体に対して1から40%の硫
    黄と、アルミナ、シリカ−アルミナ、シリカ、ゼオライ
    ト、活性炭、粘度およびアルミナ質セメントによって構
    成される群の中から選択される少なくとも1つの担体と
    から構成されている、請求項1から3のうちの1つによ
    る方法。 5、捕集物質が、さらに、銅、鉄および銀によって構成
    される群の中から選択される少なくとも1つの金属Pの
    0.1から20重量%を含み、かつ金属Pが少なくとも
    一部分硫化物の形のもとにある、請求項4による方法。 6、触媒の金属Mがニッケルであり、そして捕集物質の
    金属Pが銅である、請求項1から5のうちの1つによる
    方法。 7、金属M、Pおよび硫黄が同じ固体に存在し、触媒お
    よび捕集物質が同時に存在している、請求項1から6の
    うちの1つによる方法。 8、触媒および捕集物質が2つの異なった反応器に配置
    され、仕込原料が触媒と次に続いて捕集物質と接触させ
    られ、触媒は130と250℃の間でかつ1から50絶
    対バールの水素圧力のもとで作用し、捕集物質は0と1
    75℃の間でかつ上記と同じ圧力の範囲で作用し、触媒
    の容積は捕集物質の容積に対して表わして1:10から
    5:1である、請求項1から6のうちの1つによる方法
    。 9、水銀の外に、仕込原料が同様に砒素を含有する、請
    求項1から8のうちの1つによる方法。 10、触媒が水素またはこれを含むガス混合物によって
    150から600℃で還元され、炭化水素仕込原料によ
    って予備処理をされている、請求項1から9のうちの1
    つによる方法。 11、仕込原料が周囲温度と周囲圧力で少なくとも一部
    分液体の炭化水素で構成され、仕込原料1キログラム当
    り水銀10^−^3から1ミリグラムを含み、場合によ
    っては仕込原料1キログラム当り砒素10^−^2から
    10ミリグラムを含む、請求項1から10のうちの1つ
    による方法。
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