JPH07256043A - 合成ガスを清浄化及び冷却するための方法 - Google Patents

合成ガスを清浄化及び冷却するための方法

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JPH07256043A
JPH07256043A JP7026482A JP2648295A JPH07256043A JP H07256043 A JPH07256043 A JP H07256043A JP 7026482 A JP7026482 A JP 7026482A JP 2648295 A JP2648295 A JP 2648295A JP H07256043 A JPH07256043 A JP H07256043A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 合成ガスから硫黄及び/又は他の腐食性成分
を吸着するために吸着剤を使用する、合成ガス処理方法
を提供すること。 【構成】 ガスの処理方法であって、該方法は、前記ガ
スを、前記ガスよりも低い温度の粒状材料を包含する容
器内へ、前記材料がガスの温度を低下させ、前記ガスが
前記材料の少くとも一部を同伴するような態様で通過さ
せる工程と、前記ガスから前記同伴材料を分離する工程
と、前記分離材料を冷却するために熱交換器へ通過させ
る工程と、タービンを駆動するために、前記分離ガスを
該タービンへ通過させる工程と、前記タービンからの排
気ガスの少くとも一部を、前記熱交換器内の材料を流動
化する態様で、前記熱交換器へ通過させる工程と、前記
冷却された分離材料を前記容器へ返却する工程とを含
む、ガスの処理方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、合成ガスを清浄化及び
冷却するための方法に関し、より詳細には、容器内に投
入され、これを通して再循環される粒状材料を使用する
かような方法に関する。
【0002】
【従来の技術】合成ガスを製造するために、いくつかの
よく知られた技術が利用可能であり、この合成ガスはガ
スタービンを駆動するため等に使用されている。しかし
ながら、このように製造された合成ガスは、しばしば比
較的大量の硫黄を含有し、連邦及び州の放出基準を満た
すにはこの硫黄を除去しなければならない。
【0003】合成ガスから硫黄成分を除去するための最
も一般的な技術の一つは、湿式スクラッビング工程であ
るが、この方法は比較的高価である。別のより費用効率
のよい硫黄除去方法としては、石灰石等の吸着剤を適当
な温度で合成ガスと反応させ、吸着剤で硫黄を吸着つま
り捕捉することが挙げられる。しかしながら、慣用の技
術によって製造された合成ガスは、通常比較的高温(つ
まり2000°F[1093℃]を越える温度)であ
り、この形式の吸着を達成するのに必要な温度よりも高
い。
【0004】またこのように製造された合成ガスは、H
Cl、CO、NH3等の腐食性気体類、及び望ましくな
いアルカリ粒子を含有しているので、合成ガスをタービ
ンへ送る前にこれらを除去しなければならない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明の目的
は、合成ガスから硫黄及び/又は他の腐食性成分を吸着
するために吸着剤を使用する、合成ガス処理方法を提供
することにある。
【0006】本発明の別の目的は、合成ガスの温度を硫
黄の吸着に適したレベルまで低下させた、上記の形式の
方法を提供することにある。
【0007】本発明の別の目的は、容器内に形成される
粒状材料の噴出床と、同伴粒子の容器への再循環とを利
用する、上記の形式の方法を提供することにある。
【0008】本発明の別の目的は、合成ガスを容器から
排出して同伴粒子を分離し、この粒子を熱交換器内で冷
却し、容器へ返却する、上記の形式の方法を提供するこ
とにある。
【0009】本発明の別の目的は、分離した合成ガスを
タービンを駆動するために使用し、タービンからの排気
ガスを前記熱交換器へ通過させる、上記の形式の方法を
提供することにある。
【0010】本発明のさらに別の目的は、吸着剤を容器
内へ導入する前にタービンからの排気ガスと混合する、
上記の形式の方法を提供することにある。
【0011】本発明のさらに別の目的は、容器入り口と
分離器出口との間に圧力シールを確立し、容器入口から
分離器出口へ分離した材料が逆流するのを防ぐ、上記の
形式の方法を提供することにある。
【0012】本発明のさらに別の目的は、タービンから
の排気ガスも圧力シールへ通過させ、これを曝気する、
上記の形式の方法を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】これら及び他の目的を達
成するために、本発明の方法は、硫黄及び他の望ましく
ない成分を含有する比較的高温の合成ガスを冷却し、清
浄化することを特徴とする。本発明によれば、合成ガス
よりも低い温度の粒状材料を包含する容器内へ、前記材
料が合成ガスの温度を低下させ、合成ガスが材料の少く
とも一部を同伴するような態様で合成ガスを導入する。
同伴材料を次に合成ガスから分離し、熱交換器へ通過さ
せて材料を冷却し、一方分離合成ガスはタービンへ通過
させてこれを駆動する。タービンからの排気ガスの少く
とも一部を、熱交換器内の材料を流動化するような態様
で熱交換器へ通過させ、冷却した分離材料を容器内へ返
却する。
【0014】以下に本発明の構成及び実施態様を列挙す
る。
【0015】1.ガスの処理方法であって、該方法は、
前記ガスを、前記ガスよりも低い温度の粒状材料を包含
する容器内へ、前記材料がガスの温度を低下させ、前記
ガスが前記材料の少くとも一部を同伴するような態様で
通過させる工程と、前記ガスから前記同伴材料を分離す
る工程と、前記分離材料を冷却するために熱交換器へ通
過させる工程と、タービンを駆動するために、前記分離
ガスを該タービンへ通過させる工程と、前記タービンか
らの排気ガスの少くとも一部を、前記熱交換器内の材料
を流動化する態様で、前記熱交換器へ通過させる工程
と、前記冷却された分離材料を前記容器へ返却する工程
とを含む、ガスの処理方法。
【0016】2.前記材料が不活性である、上記1に記
載の方法。
【0017】3.前記分離工程を、前記容器の外部に配
置した分離器で行う、上記1に記載の方法。
【0018】4.前記分離材料を熱交換器へ通過させる
前記工程が、前記容器と前記分離器との間に圧力シール
を確立する工程と、前記排気ガスの一部を前記圧力シー
ルへ通過させて前記分離材料を曝気する工程とを含む、
上記3に記載の方法。
【0019】5.前記ガスが硫黄及び/又は腐食性気体
状化合物を含有し、該硫黄のための吸着剤を前記圧力シ
ールへ導入し、前記排気ガス及び前記分離材料と混合す
る工程をさらに含む、上記4に記載の方法。
【0020】6.前記圧力シールからの前記混合物を、
前記熱交換器を通して前記容器へ通過させる工程をさら
に含む、上記5に記載の方法。
【0021】7.前記分離ガスをタービンへ通過させる
前記工程が、前記ガスを前記タービンへ通過させる前
に、前記分離ガスを追加の分離器へ通過させて、前記ガ
スから追加の同伴材料を分離する工程を含む、上記1に
記載の方法。
【0022】8.前記排気ガスを、前記熱交換器へ通過
させる前に圧縮する工程をさらに含む、上記1に記載の
方法。
【0023】9.前記分離ガスを前記熱交換器へ通過さ
せる前に、前記分離ガスに窒素ガスまたは蒸気を添加す
る工程をさらに含む、上記1に記載の方法。
【0024】10.前記材料が比較的粗い材料と比較的微
細な材料とからなり、前記最初の通過させる工程が、前
記ガスと前記比較的微細な材料とを混合する態様で前記
比較的粗い材料を動かすのに充分な速度で、前記材料中
に前記ガスを通過させる工程を含む、上記1に記載の方
法。
【0025】11.ガスの処理方法であって、該方法は、
前記ガスより低い温度の、比較的粗い粒子からなる不活
性粒状材料と、比較的微細な粒子とを包含する容器内
へ、前記材料が前記ガスを冷却し、前記比較的粗い粒子
が前記比較的微細な粒子と前記ガスとを混合させるよう
な態様で、前記ガスを通過させる工程と、前記ガスから
前記混合した微細粒子を分離する工程と、前記分離微細
粒子を冷却するために熱交換器へ通過させる工程と、前
記冷却分離粒子を前記容器へ返却する工程とを含む、ガ
スの処理方法。
【0026】12.タービンを駆動するために前記分離ガ
スを該タービンへ通過させる工程と、前記タービンから
の排気ガスを、前記熱交換器内の粒子を流動化する態様
で、前記熱交換器へ通過させると工程をさらに含む、上
記11に記載の方法。
【0027】13.前記分離ガスを前記タービンへ通過さ
せる前記工程が、前記ガスを前記タービンへ通過させる
前に、前記ガスから追加の同伴材料を分離するために追
加の分離器へ通過させる工程を含む、上記12に記載の
方法。
【0028】14.前記排気ガスを、前記熱交換器へ通過
させる前に圧縮する工程をさらに含む、上記12に記載
の方法。
【0029】15.前記分離ガスを前記熱交換器へ通過さ
せる前に、前記分離ガスに窒素ガスまたは蒸気を添加す
る工程をさらに含む、上記12に記載の方法。
【0030】16.前記分離工程を、前記容器の外部に位
置する分離器内で行う、上記13に記載の方法。
【0031】17.前記分離材料を熱交換器へ通過させる
前記工程が、前記容器と前記分離器との間に圧力シール
を確立する工程と、前記排気ガスの一部を前記圧力シー
ルへ通過させてこれを曝気する工程とを含む、上記16
に記載の方法。
【0032】18.前記ガスが硫黄を含有し、該硫黄のた
めの吸着剤を、前記排気ガス及び前記分離材料と混合す
るために、前記圧力シールへ導入する工程をさらに含
む、上記17に記載の方法。
【0033】19.前記圧力シールからの前記混合物を、
前記熱交換器を通して前記容器へ通過させる工程をさら
に含む、上記18に記載の方法。
【0034】20.ガスの処理方法であって、該方法は、
前記ガスよりも低い温度の粒状材料を包含する容器内
へ、該ガスが該材料の少くとも一部を同伴するような態
様で、該ガスを通過させる工程と、前記同伴材料を伴う
前記ガスから前記同伴材料を分離するために分離器へ通
過さる工程と、前記容器と前記分離器との間に圧力シー
ルを確立して前記材料の前記分離器への逆流を防ぐよう
な態様で、前記分離材料を前記容器内へ返却する工程
と、タービンを駆動するために、前記分離ガスを該ター
ビンへ通過させる工程と、前記タービンからの排気ガス
を前記圧力シールへ通過させて、前記分離材料を曝気す
る工程とを含む、ガスの処理方法。
【0035】21.前記分離材料を前記容器内へ返却する
工程の前に、前記分離材料を熱交換器へ通過させて冷却
する工程を更に含む、上記20に記載の方法。
【0036】22.前記熱交換器内の材料を流動化する態
様で、前記排気ガスの一部を前記熱交換器へ通過させる
工程をさらに含む、上記21に記載の方法。
【0037】23.前記ガスが硫黄を含有し、該硫黄のた
めの吸着剤を前記圧力シールへ導入して、前記排気ガス
及び前記分離材料を前記容器へ通過させる前にこれと混
合する工程をさらに含む、上記20または22のいずれ
か一項に記載の方法。
【0038】24.前記分離ガスを前記タービンへ通過さ
せる工程が、前記ガスを前記タービンへ通過させる前
に、前記ガスから追加の同伴材料を分離するために追加
の分離器へ通過させる工程を含む、上記20に記載の方
法。
【0039】25.前記分離ガスを前記圧力シールへ通過
させる前に圧縮する工程をさらに含む、上記20に記載
の方法。
【0040】26.前記分離ガスを前記圧力シールへ通過
させる前に、前記分離ガスに窒素ガス又は蒸気を添加す
る工程をさらに含む、上記20に記載の方法。
【0041】27.前記材料が比較的粗い材料と比較的微
細な材料とからなり、前記最初の通過させる工程が、前
記ガスと前記比較的微細な材料とを混合するように前記
比較的粗い材料を動かす態様で、前記ガスを前記材料中
に通過させる工程を含む、上記20に記載の方法。
【0042】28.ガスの処理方法であって、該方法は、
前記ガスよりも低い温度の粒状材料を包含する容器内
へ、該ガスが冷却され、該材料の少くとも一部を同伴す
るような態様で、該ガスを通過させる工程と、前記同伴
材料を伴う前記ガスから前記同伴材料を分離するために
分離器へ通過させる工程と、前記容器と前記分離器との
間に圧力シールを確立して前記材料の前記分離器への逆
流を防ぐような態様で、前記分離材料を前記熱交換器へ
通過させる工程と、前記熱交換器からの前記分離材料を
前記容器へ返却する工程と、タービンを駆動するため
に、前記分離ガスを該タービンへ通過させる工程と、前
記タービンからの排気ガスの一部を前記熱交換器へ通過
させて、前記熱交換器内の前記分離材料を流動化させる
工程と、前記排気ガスの一部を前記圧力シールへ通過さ
せて、これを曝気する工程とを含む、ガスの処理方法。
【0043】29.前記分離器からの前記材料が、前記圧
力シール中を通り、次に前記熱交換器中を、そして前記
容器へと通過する、上記28に記載の方法。
【0044】30.前記分離ガスを前記タービンへ通過さ
せる前記工程が、前記分離ガスを前記タービンへ通過さ
せる前に、前記ガスから追加の同伴材料を分離するため
に追加の分離器へ通過させる工程を含む、上記28に記
載の方法。
【0045】31.前記排気ガスを前記熱交換器及び前記
圧力シールへ通過させる前に圧縮する工程をさらに含
む、上記28に記載の方法。
【0046】32.前記排気ガスを前記熱交換器及び前記
圧力シールへ通過させる前に、前記排気ガスに窒素ガス
又は蒸気を添加する工程をさらに含む、上記28に記載
の方法。
【0047】33.前記材料が比較的粗い材料と比較的微
細な材料とからなり、前記最初の通過させる工程が、前
記ガスを前記比較的微細な材料と混合させるのに充分
な、比較的粗い材料の動きを生じさせる速度で、前記ガ
スを前記材料中に通過させる工程を含む、上記28に記
載の方法。
【0048】34.前記ガスが硫黄を含有し、該硫黄のた
めの吸着剤を前記排気ガスと混合するために前記圧力シ
ールに導入する工程をさらに含む、上記29に記載の方
法。
【0049】35.前記分離再循環材料を冷却するため
に、冷却流体を前記熱交換器中へ通過させる工程をさら
に含む、上記34に記載の方法。
【0050】
【実施例】図面を参照して、参照番号10は容器を一般
的に示し、この容器は、上方円筒形状区域10aと、中
間部円錐形状区域10bと、上方円筒形状区域10aよ
り小さい直径を有する下方円筒形状区域10cとを含
み、この下方円筒形状区域10cは円錐形状区域10d
で終止する。水平延長入口ダクト12は、下方円筒形状
区域10cの壁に形成された対応する開口と整合して、
容器10内へ合成ガスを導入し、垂直延長出口ダクト1
4は、円筒形状区域10dの下方開放端部と整合して、
出口ダクト14内に設けたバルブ16の制御のもとに容
器をドレンする。
【0051】貯蔵/搬送ビン18は容器10に隣接して
位置し、粗砂等の比較的粗い不活性材料を貯蔵し、ビン
18の出口を円筒形状容器区域10bの壁を通して延長
する入口開口へと接続するダクト20を経て容器10へ
搬送する。ダクト22は、上方円筒形状容器区域10a
を通して形成される開口と整合し、容器10と容器に隣
接して配置されるサイクロン分離器24とを接続する。
ディップレッグ26は分離器24の下方部分とJバルブ
28の形式である圧力シールとを接続し、このJバルブ
28はダクト30を経て熱交換器32へ接続する。ダク
ト34は、熱交換器32の下方部分に形成される出口開
口を、下方容器区域10cの壁に形成される開口を経て
容器10へ接続し、ダクト36は、熱交換器32の上方
部分に形成される出口開口から、上方容器区域10aを
通して形成される開口へと延長する。
【0052】ダクト40は分離器24の内部から、比較
的微細な粒子の除去装置42へと延長し、この除去装置
はダクト44によってガスタービン46の入口へと接続
されるガス出口を有する。ダクト48はガスタービン4
6の出口からコンプレッサー50へと延長し、ダクト5
2はコンプレッサー50の出口から延長する。ダクト5
2は二つのダクト52aと52bとに分枝し、これらは
Jバルブ28と熱交換器32とに形成された適当な入口
開口にそれぞれ接続される。ダクト53は窒素ガス又は
蒸気の外部源(図示せず)から延長し、ダクト52へ接
続する。
【0053】ダクト54は、装置42の下方部分の固体
出口から延長し、二つの分枝ダクト54aと54bとに
それぞれ分枝する。分枝ダクト54aは、貯蔵/搬送ビ
ン56へ延長し、このビン56は、ダクト58を経てJ
バルブ28に形成される入口に接続される出口を有す
る。分枝ダクト54bは、装置42の外部に位置する貯
蔵領域(図示せず)へ延長するが、ダクト54aと54
bとの間で選択的切り替えを行うためにバルブ等(図示
せず)を設けることが理解される。
【0054】石灰石等の硫黄吸着材料のための貯蔵/搬
送ビン60を分離器に隣接して設け、このビン60は、
ダクト62を経てJバルブ28に接続する出口を有す
る。
【0055】操作において、常温の砂又は他の比較的粗
い不活性材料がビン18から容器10内へ通過し、そこ
で下方容器区域10c及び中間容器区域10b内で堆積
する。高温(通常2000°F[1093℃]を越える
温度)で、硫黄、腐食性気体類、及びアルカリ粒子を含
有する、上流の製造設備からの合成ガスもまた、入口ダ
クト12を通して容器10内へ導入する。比較的微細な
石灰石等の吸着剤材料もまた、以下に説明する態様でJ
バルブ28及び熱交換器32を経て容器10内へ通過す
る。
【0056】容器内へ導入する合成ガスの速度は、不活
性材料及び吸着剤材料を含む床材料が、「噴出」床とし
て機能するように、つまり合成ガスが比較的微細な材料
(大半は吸着剤)と混合し、これを同伴し、一方比較的
粗い不活性材料が噴出し、よって容器内で充分に動いて
混合を促進するように制御する。結果として、比較的微
細な吸着剤材料の一部を同伴する合成ガスは、容器10
中を上方に通過し、上方容器区域の開口を通して出て、
ダクト22へ入る。分離器24は、ダクト22から吸着
剤粒子を伴う合成ガスを受理し、慣用の態様でサイクロ
ン分離によって吸着剤粒子から合成ガスを分離するよう
に操作する。分離器からの分離吸着剤粒子は、ディップ
レッグ26を経てJバルブへ通過し、このJバルブは、
慣用の態様で操作して、容器10と分離器24との間に
圧力シールを形成し、容器内に包含される材料が分離器
へ逆流するのを防ぐ。
【0057】ビン60から新たに供給される吸着剤材料
は、Jバルブ28の出口区域内へ通過し、よってJバル
ブ中の分離吸着剤粒子と結合し、その後この混合物は熱
交換器32内へ通過する。熱交換器32は慣用の設計な
ので、熱交換表面を備え、この表面を通して冷却流体を
通過させて、粒子の混合物が容器10内へと通過する前
にこの混合物から熱を除去する。
【0058】分離器24からの分離ガスは、粒子除去装
置42内へと通過し、この装置42は慣用の態様で操作
して追加の非常に微細な吸着剤粒子をガスから除去し、
その後ガスはタービン46へ通過してこれを駆動する。
タービン46からの膨張した排気ガスは、コンプレッサ
ー50中を通過し、ダクト52内へ入り、その分枝ダク
ト52a及び52bへ通過して、その後それぞれJバル
ブ28及び熱交換器32へと通過する。排気ガスは、熱
交換器32内の固体粒子を流動化して熱交換工程を促進
し、またJバルブ内の粒子を曝気して粒子が熱交換器へ
と流れるのを促進する。ダクト53からの窒素ガス又は
蒸気を、必要に応じてダクト52内へ導入し、熱交換器
32及びJバルブ28に導入されるガスの酸素含有量を
減少させることもできる。ダクト36は熱交換器32を
排気し、よって熱交換器内の過剰なガスを容器10へと
搬送する。
【0059】上記の結果合成ガスは、熱交換器から返却
された冷却吸着剤材料によって、吸着剤が合成ガス中の
硫黄と反応するのに必要な温度まで、つまり石灰石の場
合は約1600°F(871℃)まで、容器10内で冷
却される。また再循環された吸着剤はJバルブ28へと
通過し、そこでタービン46からの排気ガスによって流
動化される。タービン46からの排気ガスはまた、熱交
換器32への吸着剤の流れを促進し、吸着剤をこの熱交
換器32で冷却した後、容器10へ導入して腐食性気体
類及び汚染物質の吸着を促進する。さらに、噴出床と再
循環床材料との両方の利点が達成され、混合、温度削
減、及び吸着を改善することができる。さらに再循環さ
れた吸着剤粒子及び新たな吸着剤粒子の両方を熱交換器
32内で冷却した後これらを容器10内へ導入し、一方
タービンからの排気ガスを、熱交換器32の流動化及び
Jバルブの曝気のために使用する。
【0060】変更、改変、及び置換の範囲は上記開示に
意図され、発明のある特徴を他の対応する特徴を使用す
ることなく使用する場合もある。従って、本願請求項は
広く本発明の範囲と一致する態様で理解されるべきであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明で使用する装置を概略的に示し
た図である。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガスの処理方法であって、該方法は、 前記ガスを、前記ガスよりも低い温度の粒状材料を包含
    する容器内へ、前記材料がガスの温度を低下させ、前記
    ガスが前記材料の少くとも一部を同伴するような態様で
    通過させる工程と、 前記ガスから前記同伴材料を分離する工程と、 前記分離材料を冷却するために熱交換器へ通過させる工
    程と、 タービンを駆動するために、前記分離ガスを該タービン
    へ通過させる工程と、 前記タービンからの排気ガスの少くとも一部を、前記熱
    交換器内の材料を流動化する態様で、前記熱交換器へ通
    過させる工程と、 前記冷却された分離材料を前記容器へ返却する工程とを
    含む、ガスの処理方法。
  2. 【請求項2】 ガスの処理方法であって、該方法は、 前記ガスより低い温度の、比較的粗い粒子からなる不活
    性粒状材料と、比較的微細な粒子とを包含する容器内
    へ、前記材料が前記ガスを冷却し、前記比較的粗い粒子
    が前記比較的微細な粒子と前記ガスとを混合させるよう
    な態様で、前記ガスを通過させる工程と、 前記ガスから前記混合した微細粒子を分離する工程と、 前記分離微細粒子を冷却するために熱交換器へ通過させ
    る工程と、 前記冷却分離粒子を前記容器へ返却する工程とを含む、
    ガスの処理方法。
  3. 【請求項3】 ガスの処理方法であって、該方法は、 前記ガスよりも低い温度の粒状材料を包含する容器内
    へ、該ガスが該材料の少くとも一部を同伴するような態
    様で、該ガスを通過させる工程と、 前記同伴材料を伴う前記ガスから前記同伴材料を分離す
    るために分離器へ通過さる工程と、 前記容器と前記分離器との間に圧力シールを確立して前
    記材料の前記分離器への逆流を防ぐような態様で、前記
    分離材料を前記容器内へ返却する工程と、 タービンを駆動するために、前記分離ガスを該タービン
    へ通過させる工程と、 前記タービンからの排気ガスを前記圧力シールへ通過さ
    せて、前記分離材料を曝気する工程とを含む、ガスの処
    理方法。
  4. 【請求項4】 ガスの処理方法であって、該方法は、 前記ガスよりも低い温度の粒状材料を包含する容器内
    へ、該ガスが冷却され、該材料の少くとも一部を同伴す
    るような態様で、該ガスを通過させる工程と、 前記同伴材料を伴う前記ガスから前記同伴材料を分離す
    るために分離器へ通過させる工程と、 前記容器と前記分離器との間に圧力シールを確立して前
    記材料の前記分離器への逆流を防ぐような態様で、前記
    分離材料を前記熱交換器へ通過させる工程と、 前記熱交換器からの前記分離材料を前記容器へ返却する
    工程と、 タービンを駆動するために、前記分離ガスを該タービン
    へ通過させる工程と、 前記タービンからの排気ガスの一部を前記熱交換器へ通
    過させて、前記熱交換器内の前記分離材料を流動化させ
    る工程と、 前記排気ガスの一部を前記圧力シールへ通過させて、こ
    れを曝気する工程とを含む、ガスの処理方法。
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