JPH0268404A - 燃焼排気ガスから窒素酸化物（ＮＯｘ）を削減する方法及び装置 - Google Patents
燃焼排気ガスから窒素酸化物（ＮＯｘ）を削減する方法及び装置Info
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- JPH0268404A JPH0268404A JP1177277A JP17727789A JPH0268404A JP H0268404 A JPH0268404 A JP H0268404A JP 1177277 A JP1177277 A JP 1177277A JP 17727789 A JP17727789 A JP 17727789A JP H0268404 A JPH0268404 A JP H0268404A
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
- B01D53/86—Catalytic processes
- B01D53/8643—Removing mixtures of carbon monoxide or hydrocarbons and nitrogen oxides
- B01D53/8656—Successive elimination of the components
-
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- B01D53/86—Catalytic processes
- B01D53/864—Removing carbon monoxide or hydrocarbons
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。
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〕
本発明は化石燃料を燃焼する際に発生する燃焼排気ガス
から窒素酸化物（ＮＯｘ）を大幅に削減する方法及びこ
の方法を実施するための装置に関するものである。
から窒素酸化物（ＮＯｘ）を大幅に削減する方法及びこ
の方法を実施するための装置に関するものである。
発電所や工業用燃焼炉の排気ガス中に含まれる窒素酸化
物（ＮＯｘ）の大気への放出を抑えるためには、燃焼技
術的処理（第１次処置）もしくは、例えば、「技術通信
Ｊ（Ｔｅｃｈｎｉｓｃｈｅ Ｍｉｔｔｅｉｌｕｎｇｅｎ
）、第８０巻、第９号、１９８７年１１月り１２月号、
第５６６頁から第５７２頁にあるように、排気ガス浄化
処置（第２次処置）が採用される。
物（ＮＯｘ）の大気への放出を抑えるためには、燃焼技
術的処理（第１次処置）もしくは、例えば、「技術通信
Ｊ（Ｔｅｃｈｎｉｓｃｈｅ Ｍｉｔｔｅｉｌｕｎｇｅｎ
）、第８０巻、第９号、１９８７年１１月り１２月号、
第５６６頁から第５７２頁にあるように、排気ガス浄化
処置（第２次処置）が採用される。
しかしながら窒素酸化物の大気放出を削減するための上
記燃焼技術的処置（第１次処置）は、他の好ましくない
有害ガス成分、特に一酸化炭素や炭化水素が相当量発生
する場所では技術的限界がある。
記燃焼技術的処置（第１次処置）は、他の好ましくない
有害ガス成分、特に一酸化炭素や炭化水素が相当量発生
する場所では技術的限界がある。
この理由から、発電所や工業用燃焼炉では、例えば西ド
イツ特許公開公報第３３ ３５ ９１７号、第３４ ０
６ ６５７号及び第３４ ３１ ９６１号に開示されて
いるように、ＮＯｘ・排気ガス浄化によって、即ち第２
次処置によって窒素酸化物の大気放出を削減する処置が
定期的に行なわれる。
イツ特許公開公報第３３ ３５ ９１７号、第３４ ０
６ ６５７号及び第３４ ３１ ９６１号に開示されて
いるように、ＮＯｘ・排気ガス浄化によって、即ち第２
次処置によって窒素酸化物の大気放出を削減する処置が
定期的に行なわれる。
Ｎ Ｏｘ・排気ガス浄化によって窒素酸化物の大気への
放出を削減する際、発電所や工業用燃焼炉は、排気ガス
と共に、特に一酸化炭素や炭化水素のような有害ガスの
排出量が、できるだけ少なくなるように稼働される。し
かもその際形成される、燃焼窒素酸化物（熱によるＮ０
ｘ）と燃料窒素酸化物（燃料に含まれるＮ０ｘ）から成
る窒素酸化物の成分比に関係なく」二記のような稼働が
行なわれる。
放出を削減する際、発電所や工業用燃焼炉は、排気ガス
と共に、特に一酸化炭素や炭化水素のような有害ガスの
排出量が、できるだけ少なくなるように稼働される。し
かもその際形成される、燃焼窒素酸化物（熱によるＮ０
ｘ）と燃料窒素酸化物（燃料に含まれるＮ０ｘ）から成
る窒素酸化物の成分比に関係なく」二記のような稼働が
行なわれる。
発電所及び工業用燃焼炉から出る排気ガス中に比較的多
く含まれている窒素酸化物（ＮＯｘ）の大気放出を削減
するために、窒素酸化物は選択的触媒削減法（ＳＣＲ法
）を実施するため、触媒体を経て導かれる。窒素酸化物
にはアンモニアが添加され、触媒体を用いて窒素と水に
転換されて、排気ガスから除去、もしくは分離される。
く含まれている窒素酸化物（ＮＯｘ）の大気放出を削減
するために、窒素酸化物は選択的触媒削減法（ＳＣＲ法
）を実施するため、触媒体を経て導かれる。窒素酸化物
にはアンモニアが添加され、触媒体を用いて窒素と水に
転換されて、排気ガスから除去、もしくは分離される。
触媒体の配置に応して酸化窒素の転換は７０％から９０
％達成することが可能である。いずれにせよ、触媒体は
３００℃の作業温度を必要とし、その際触媒体は、排気
ガス温度が３５０℃より高い場合にのみ、きわめて良好
に作用する。
％達成することが可能である。いずれにせよ、触媒体は
３００℃の作業温度を必要とし、その際触媒体は、排気
ガス温度が３５０℃より高い場合にのみ、きわめて良好
に作用する。
本発明は、化石燃料を燃焼する際に生ずる燃焼排気ガス
から窒素酸化物を大幅に削減するために、公知のＳＣＲ
ｍの作業がすでに不確実になるか、無効にさえなった場
合、排気ガスの温度領域が２００ ’Ｃと８００ ’Ｃ
の間で、きわめて良好に作用し、かつ更に効果的に用い
ることのできる処置法を提供することを目的とする。
から窒素酸化物を大幅に削減するために、公知のＳＣＲ
ｍの作業がすでに不確実になるか、無効にさえなった場
合、排気ガスの温度領域が２００ ’Ｃと８００ ’Ｃ
の間で、きわめて良好に作用し、かつ更に効果的に用い
ることのできる処置法を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段及び効果〕この目的は本発
明によって次のように達成される。第１段階で、燃料は
反応領域において、酸素の供給量を減らして低い燃焼温
度で（化学量論的な考慮に基づいて）、かつ燃焼室では
滞留時間を長くして段階的にかつ熱分解的に燃焼され、
第２段階では、その際相当量発生する反応性排気ガス成
分、例えば一酸化炭素、炭化水素などが、場合しこよっ
ては追加空気を混入して、引き続き触媒反応による酸化
によってｓ ｏ ｏ ’ｃと２００ ’Ｃの間の温度領
域で除去される。
明によって次のように達成される。第１段階で、燃料は
反応領域において、酸素の供給量を減らして低い燃焼温
度で（化学量論的な考慮に基づいて）、かつ燃焼室では
滞留時間を長くして段階的にかつ熱分解的に燃焼され、
第２段階では、その際相当量発生する反応性排気ガス成
分、例えば一酸化炭素、炭化水素などが、場合しこよっ
ては追加空気を混入して、引き続き触媒反応による酸化
によってｓ ｏ ｏ ’ｃと２００ ’Ｃの間の温度領
域で除去される。
この方法によれば、熱分解的燃焼の過程は、もっばら窒
素酸化物低減のために用いられ、触媒による第２次反応
は、殆どもっばら一酸化炭素、炭化水素などの反応性排
気ガス成分に作用して、僅か２００℃の低温領域でも触
媒反応によって酸化されて排気ガスから除去される一方
、複雑で拘束的な周辺条件なしに稼働できることが判明
した。
素酸化物低減のために用いられ、触媒による第２次反応
は、殆どもっばら一酸化炭素、炭化水素などの反応性排
気ガス成分に作用して、僅か２００℃の低温領域でも触
媒反応によって酸化されて排気ガスから除去される一方
、複雑で拘束的な周辺条件なしに稼働できることが判明
した。
本発明による方法では、大規模燃焼施設において、排気
ガスをフィードバックしないで済むという利点があるの
で、設備投資を軽減できるだけではなく、稼働上の諸問
題、特に部分負荷運転の際に生ずることがある問題点も
回避可能である。
ガスをフィードバックしないで済むという利点があるの
で、設備投資を軽減できるだけではなく、稼働上の諸問
題、特に部分負荷運転の際に生ずることがある問題点も
回避可能である。
本発明によれば、有害ガス、例えば一酸化炭素、炭化水
素などの触媒反応による酸化と同時に、削減剤を外部か
ら投入しなくても、窒素酸化物を付加的に触媒反応によ
って削減させることも可能である。
素などの触媒反応による酸化と同時に、削減剤を外部か
ら投入しなくても、窒素酸化物を付加的に触媒反応によ
って削減させることも可能である。
すでに燃焼技術的に達成された窒素酸化物削減は、この
ようにして更に確実なものとなる。
ようにして更に確実なものとなる。
本発明の方法によれば、好ましくないガス状の有害物質
を比較的低い温度でも分解させることができる。その際
、場合によっては遊離する反応熱を熱発生施設において
、例えば燃焼空気を予熱するために再利用することがで
きる。
を比較的低い温度でも分解させることができる。その際
、場合によっては遊離する反応熱を熱発生施設において
、例えば燃焼空気を予熱するために再利用することがで
きる。
本発明による方法を行なうために利用されている発電所
や工業用燃焼炉などにおいて、触媒反応による酸化を行
なうために、ハニカム体、板状及び又は充填体状の触媒
体を設けることができる。
や工業用燃焼炉などにおいて、触媒反応による酸化を行
なうために、ハニカム体、板状及び又は充填体状の触媒
体を設けることができる。
この場合触媒体の温度は、排気ガスの温度範囲、即ち８
００℃と２００℃の間にある。触媒体は、この場合燃焼
施設の空気予熱装置のなかへ部分的に、又は完全に組み
込んで設けることができる。
００℃と２００℃の間にある。触媒体は、この場合燃焼
施設の空気予熱装置のなかへ部分的に、又は完全に組み
込んで設けることができる。
その場合空気予熱装置は復熱式空気予熱装置として、或
いは再生式空気予熱装置として用いられる。
いは再生式空気予熱装置として用いられる。
復熱式空気予熱装置を使用する際には、例えば平坦又は
波形のプレート又はパイプから成る加熱面の煙ガス側を
触媒反応性の物質で被覆することができる。
波形のプレート又はパイプから成る加熱面の煙ガス側を
触媒反応性の物質で被覆することができる。
これに対して、再生式空気予熱装置を使用する際には、
蓄熱ユニットに設けられる異形鋼板の全面が触媒物質で
被覆される。一方触媒物質から均質に作られたハニカム
体、平坦板又は充填体も蓄熱体として使用することもで
きる。
蓄熱ユニットに設けられる異形鋼板の全面が触媒物質で
被覆される。一方触媒物質から均質に作られたハニカム
体、平坦板又は充填体も蓄熱体として使用することもで
きる。
再生式空気予熱装置においては、触媒体のなかに特別な
気流整流器、又はそれと同様に作用する加熱板ユニツ１
へを設けるのが有利である。
気流整流器、又はそれと同様に作用する加熱板ユニツ１
へを設けるのが有利である。
触媒体を復熱式又は再生式空気予熱装置に組込むことは
、相応した支持構造を有する特殊な反応室を設ける必要
がない限り、かつ排気ガス流の中に附加的な圧力の低下
が起こらない限り、有利である。
、相応した支持構造を有する特殊な反応室を設ける必要
がない限り、かつ排気ガス流の中に附加的な圧力の低下
が起こらない限り、有利である。
触媒体を再生式空気予熱装置に組み込むことによって、
対向流中で相対して案内される熱伝導性媒体により加熱
面と触媒体の表面が交互に荷重を受けるので、良好な自
浄効果が得られる。
対向流中で相対して案内される熱伝導性媒体により加熱
面と触媒体の表面が交互に荷重を受けるので、良好な自
浄効果が得られる。
吹に、本発明の実施例を添付の図面を用いて説明する。
第１図には、ガス、石油又は石炭を燃焼させるためのバ
ーナー２で作動される熱発生装置］が示されている。熱
発生装置１の燃焼排気ガスは排気ガスパイプ３によって
排出される。排気ガスパイプ３には触媒体４が設けられ
、触媒体４の手前で導入パイプ５によって空気又は酸素
を排気ガスパイプ３の中へ噴射して送り込むことができ
る。
ーナー２で作動される熱発生装置］が示されている。熱
発生装置１の燃焼排気ガスは排気ガスパイプ３によって
排出される。排気ガスパイプ３には触媒体４が設けられ
、触媒体４の手前で導入パイプ５によって空気又は酸素
を排気ガスパイプ３の中へ噴射して送り込むことができ
る。
熱発生装置１は化合物の熱分解を起させる、いわゆる熱
分解的燃焼によって作動する。
分解的燃焼によって作動する。
従って燃焼は、まず燃焼技術的手段により、８００℃以
下の低い燃焼温度を保った状態で反応領域での酸素の供
給量を減らして（化学量論的考慮）かつ滞留時間を長く
して、ゆっくりと行なわれる。
下の低い燃焼温度を保った状態で反応領域での酸素の供
給量を減らして（化学量論的考慮）かつ滞留時間を長く
して、ゆっくりと行なわれる。
この熱分解的燃焼の過程によって、窒素酸化物（ＮＯｘ
）は、それが燃焼窒素酸化物（熱によるＮ０ｘ）である
か、燃料窒素酸化物（燃料に含まれるＮ０ｘ）であるか
に関係なく、すでに燃焼領域で最大限無害となる。
）は、それが燃焼窒素酸化物（熱によるＮ０ｘ）である
か、燃料窒素酸化物（燃料に含まれるＮ０ｘ）であるか
に関係なく、すでに燃焼領域で最大限無害となる。
しかしながら、この熱分解的燃焼の際、好ましくない反
応性排気ガス成分が相当量発生し、特に一酸化炭素と炭
化水素は、たび重なる作業温度不足のために、もはや分
解不可能となる。
応性排気ガス成分が相当量発生し、特に一酸化炭素と炭
化水素は、たび重なる作業温度不足のために、もはや分
解不可能となる。
しかし、これらの反応性排気ガス成分が外部へ出ないよ
うにするために、排気ガスは、熱発生装置から触媒体４
を介して導かれる。触媒体において、８００℃と２００
℃の温度領域の範囲で、即ち比較的低い温度で酸化が行
なわれる。酸化作用は、場合によっては、導入パイプ５
を通して追加空気を混入することによって増大し、排気
ガスが外部へ出る前に有害ガスが除去される。
うにするために、排気ガスは、熱発生装置から触媒体４
を介して導かれる。触媒体において、８００℃と２００
℃の温度領域の範囲で、即ち比較的低い温度で酸化が行
なわれる。酸化作用は、場合によっては、導入パイプ５
を通して追加空気を混入することによって増大し、排気
ガスが外部へ出る前に有害ガスが除去される。
云うまでもなく、触媒体４は、主として排気ガス流の中
に残存している一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＣＨ）
のような有害ガスを酸化させるように構成しなければな
らない。プラチナとロジウム又はプラチナとパラジウム
を含有する触媒体は、この目的に特にかなっている。
に残存している一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＣＨ）
のような有害ガスを酸化させるように構成しなければな
らない。プラチナとロジウム又はプラチナとパラジウム
を含有する触媒体は、この目的に特にかなっている。
触媒体４は、有害ガス、例えば一酸化炭素（ＣＯ）と炭
化水素（ＣＨ）の触媒反応による酸化作用とあいまって
、排気ガス中にまだ含まれている窒素酸化物の残存量を
、触媒反応によって付加的に低下させるように構成する
ことも可能である。
化水素（ＣＨ）の触媒反応による酸化作用とあいまって
、排気ガス中にまだ含まれている窒素酸化物の残存量を
、触媒反応によって付加的に低下させるように構成する
ことも可能である。
第２図は、ガス、石油又は石炭用のバーナー１２を介し
て作動する蒸気発生装置１１である。
て作動する蒸気発生装置１１である。
ここで発生した排気ガスは、空気予熱装置１６もしくは
エコノマイザ−が組み込まれた排気ガスパイプ１３に導
入される。
エコノマイザ−が組み込まれた排気ガスパイプ１３に導
入される。
第２図からは、触媒体１４ａが空気予熱装置１６、もし
くはエコノマイザ−の手前に間隔をおいて排気ガスパイ
プ１３の中に組み込まれているのが分かる。更に、空気
予熱装置１６の加熱面もしくは蓄熱体を触媒材で被覆す
るようにして、ハニカム状、プレート状の、又は充填材
状の触媒体１．４ｂを、空気予熱装置１６の中へ一体化
して設けることも可能である。
くはエコノマイザ−の手前に間隔をおいて排気ガスパイ
プ１３の中に組み込まれているのが分かる。更に、空気
予熱装置１６の加熱面もしくは蓄熱体を触媒材で被覆す
るようにして、ハニカム状、プレート状の、又は充填材
状の触媒体１．４ｂを、空気予熱装置１６の中へ一体化
して設けることも可能である。
空圧予熱装置１６の中へ触媒体１４ｂを一体化すること
によって、排気ガスの付随的な減圧が回避される。
によって、排気ガスの付随的な減圧が回避される。
第２図の実施例においても、空気又は酸素を、触媒体１
４ａの手前でパイプ１５ａを通して、或いは触媒体１４
ｂの手前でパイプ１５ｂを通して排気ガスパイプ１−３
の中へ噴射して送り込むようにすれば、有害ガス、例え
ば一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＣＨ）の触媒反応に
よる酸化を改善することができる。
４ａの手前でパイプ１５ａを通して、或いは触媒体１４
ｂの手前でパイプ１５ｂを通して排気ガスパイプ１−３
の中へ噴射して送り込むようにすれば、有害ガス、例え
ば一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＣＨ）の触媒反応に
よる酸化を改善することができる。
いずれの実施例の場合も、即ち第１図に図示した熱発生
装置１を作動させる際も、第２図に図示した蒸気発生装
置１１を作動させる際も、煙ガスをフィードバックしな
いで作動できるから、設備投資はそれに応じて軽減され
る。煙ガスのフィードバックに起因する作動上の諸問題
、特に燃焼装置の部分負荷作動の際に生ずることがある
問題点は確実に回避される。
装置１を作動させる際も、第２図に図示した蒸気発生装
置１１を作動させる際も、煙ガスをフィードバックしな
いで作動できるから、設備投資はそれに応じて軽減され
る。煙ガスのフィードバックに起因する作動上の諸問題
、特に燃焼装置の部分負荷作動の際に生ずることがある
問題点は確実に回避される。
一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＣＨ）のような反応性
有害ガスを第２次反応、即ち触媒反応による酸化作用に
よって排気ガスから上に述べたように除去することによ
って、熱分解的燃焼の過程が窒素酸化物（ＮＯｘ）を減
少させるために最適化される。なぜなら、この過程は、
好ましくない有害ガスの発生を阻止するために、燃焼技
術的に通常厳守しなければならない複雑で拘束的な周辺
条件には、もはや左右されないからである。
有害ガスを第２次反応、即ち触媒反応による酸化作用に
よって排気ガスから上に述べたように除去することによ
って、熱分解的燃焼の過程が窒素酸化物（ＮＯｘ）を減
少させるために最適化される。なぜなら、この過程は、
好ましくない有害ガスの発生を阻止するために、燃焼技
術的に通常厳守しなければならない複雑で拘束的な周辺
条件には、もはや左右されないからである。
次に本発明の実施態様を記しておく。
（１）有害ガス、例えば一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素
（ＣＨ）などの触媒反応による酸化と同時に、削減剤を
外部から添加することなしに、窒素酸化物（ＮＯｘ）を
付加的に触媒反応によって削減させることを特徴とする
請求項１に記載の方法。
（ＣＨ）などの触媒反応による酸化と同時に、削減剤を
外部から添加することなしに、窒素酸化物（ＮＯｘ）を
付加的に触媒反応によって削減させることを特徴とする
請求項１に記載の方法。
（２）触媒体（１４ａ、１４ｂ）が少くとも部分的に（
１４ｂ）発電所及び又は工業用燃焼炉の空気予熱装置も
しくはエコノマイザ−（１６）に組み込まれていること
を特徴とする請求項２に記載の装置。
１４ｂ）発電所及び又は工業用燃焼炉の空気予熱装置も
しくはエコノマイザ−（１６）に組み込まれていること
を特徴とする請求項２に記載の装置。
第１図は、排気ガスパイプのなかに触媒体を設けた熱発
生装置の簡略図、第２図は、排気ガスパスプのなかに触
媒体を設けた蒸気発生装置の簡略図である。 １・熱発生装置 ２．１２・・・バーナー ３．１３・排気ガスパイプ ４ 、１４ ａ 、 １４ ｂ −触媒体５・・・導入
パイプ １１・・蒸気発生装置 １６・・・空気予熱装置 １５ａ、１５ｂ・・パイプ
生装置の簡略図、第２図は、排気ガスパスプのなかに触
媒体を設けた蒸気発生装置の簡略図である。 １・熱発生装置 ２．１２・・・バーナー ３．１３・排気ガスパイプ ４ 、１４ ａ 、 １４ ｂ −触媒体５・・・導入
パイプ １１・・蒸気発生装置 １６・・・空気予熱装置 １５ａ、１５ｂ・・パイプ
Claims (2)
- （１）化石燃料を燃焼する際の燃焼排気ガスから窒素酸
化物（ＮＯ＿ｘ）を削減する方法において、第１段階で
燃料は、反応領域では酸化供給量を減らして低い燃焼温
度で、かつ燃焼室では滞留時間を長くして段階的にかつ
熱分解的に燃焼され、第２段階では、その際相当量発生
する反応性排気ガス成分、例えば一酸化炭素（ＣＯ）、
炭化水素（ＣＨ）などが、場合によっては追加空気を混
入して、引き続き触媒反応による酸化によって８００℃
と２００℃の間の温度領域で、排気ガスが外部へ出る前
に除去されることを特徴とする方法。 - （２）発電所及び工業用燃焼炉等で、請求項１に記載の
方法を実施する装置において、触媒反応による酸化に使
用する熱発生装置（１）又は蒸気発生装置（１１）の後
に触媒体（４、１４ａ、１４ｂ）を設け、この触媒体（
４、１４ａ、１４ｂ）は、特に排気ガスの温度領域内の
８００℃と２００℃の間にあることを特徴とする装置。
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|---|---|---|---|
| DE3823575A DE3823575A1 (de) | 1988-07-12 | 1988-07-12 | Verfahren zur minderung von stickoxiden (no(pfeil abwaerts)x(pfeil abwaerts)) aus feuerungsabgasen |
| DE3823575.7 | 1988-07-12 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0268404A true JPH0268404A (ja) | 1990-03-07 |
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|---|---|---|---|
| JP1177277A Pending JPH0268404A (ja) | 1988-07-12 | 1989-07-11 | 燃焼排気ガスから窒素酸化物（ＮＯｘ）を削減する方法及び装置 |
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| EP (1) | EP0350706B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0268404A (ja) |
| AU (1) | AU629834B2 (ja) |
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| DE (2) | DE3823575A1 (ja) |
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- 1989-06-27 DE DE58907436T patent/DE58907436D1/de not_active Expired - Fee Related
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