JPS58135825A - 選択吸着によるオルト芳香族異性体の分離法 - Google Patents

選択吸着によるオルト芳香族異性体の分離法

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JPS58135825A
JPS58135825A JP58007984A JP798483A JPS58135825A JP S58135825 A JPS58135825 A JP S58135825A JP 58007984 A JP58007984 A JP 58007984A JP 798483 A JP798483 A JP 798483A JP S58135825 A JPS58135825 A JP S58135825A
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adsorbent
aromatic
isomers
separation
xylene
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JP58007984A
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English (en)
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ダニエル・デイ・ロ−ゼンフエルド
デイヴイツド・イ−・ダブリユ−・ヴオ−ン
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ExxonMobil Technology and Engineering Co
Original Assignee
Exxon Research and Engineering Co
Esso Research and Engineering Co
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C7/00Purification; Separation; Use of additives
    • C07C7/12Purification; Separation; Use of additives by adsorption, i.e. purification or separation of hydrocarbons with the aid of solids, e.g. with ion-exchangers
    • C07C7/13Purification; Separation; Use of additives by adsorption, i.e. purification or separation of hydrocarbons with the aid of solids, e.g. with ion-exchangers by molecular-sieve technique

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  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Treatment Of Liquids With Adsorbents In General (AREA)
  • Steroid Compounds (AREA)

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】 本発明の関係する技術分野は炭化水素の分離である。さ
らに詳しく紘、本発明は芳香族混合−含有炭化水嵩フィ
ード麺からオにト芳香族異性体を選択的に除去する特種
な結晶性アル建ノケイ酸塩吸着剤會使うことによる、芳
香族混合物含有炭化水素フィード流がらオルト芳香族異
性体の分離に関する6選択的KWIL着され九オルト芳
香族異性体は脱着工程によシV&着剤から除去される。
分離技術においては、結晶性アルミノケイ酸塩から一般
になるある種の吸着剤に利用して炭化水素混合物からあ
る種の炭化水素を分離できることが知られている。芳香
島炭化水嵩分離b%KC。
芳香族異性体の分離においては、ゼオライトの陽イオン
位11に選ばれ良陽イオン【含むある種の結晶性アルミ
ノケイ酸塩扛所定のC8芳香1に異性体に対し皺ゼオラ
イトの選択率を増加することが−ffK細めらnていふ
1分離しようとすbIIj、分が農(支)点および沸点
のような#IA似のs塩的性質tもっとき社、この分離
方式社%に有期でああ。
結晶性アル建ノケイ酸塩吸着剤を利用する少なくともl
sの他のキシレン異性体の混合物からp−キシレンの分
離管記載している多数の方法が、米■特許第3.!fi
g、730号、 IRj 、!;!ft 、t324’i、83.424
.010号、l13.44J、4.31号に示されてい
る。結晶性アルイノケイ酸塩1I着剤を利用するキシレ
ン異性体混合物からエチルベンゼンの吸着分離會配歌し
ている他の方法は、米ii1%軒 第3.qダ3./ざコ号、*3.デ9り、619号、第
3.99g、90/号、 第亭、02/ 、ll99号に示されている。しかし、
アイーPats合物からのp−キシレンおよびエチルベ
ンゼンの分離は当該技術で既知であるが、フィード流混
合物からO−キシレンまたは他のオルト芳香wka性体
の分離祉当皺技術では一般的でない。
O−キシレンのようなオルト芳香族異性体は7タル駿エ
ステル可塑剤の前駆物質として商業上使われるが、0−
キシレンの行かにp−キシレン、m−キシレン、エチル
ベンゼンの少なくとも一つ會含むC6芳香族混合物の蕎
うな芳香族混合物からオルト芳香族異性体管効率よく分
離できない九めに、オルト芳香族異性体の入手性は制N
1される。
したがって、本発明の広い目的は芳香族混合物を含んで
いる炭化水素フィード流からオルト芳香tsa性体の分
離法を提供するにある。
簡単K1つと、本発明は芳香族混合物含有炭化水素フィ
ード流と結晶性アル建ノケイ酸塩級潜剤C871−/の
床と會接触させることにより、芳香族混合物tt人でい
る炭化水素フィード流からオルト芳香族異性体の分離の
ための級看分msiらなる。ついで、選択的に吸着され
大オルト芳香族異性体會−階少攻く含んでいるラフィネ
ートR會床からとりdす、ついで、床に吸着さnたオル
ト芳1!F11kJl性体を脱着してオルト芳香族異性
体V*挾し、ついで吸着剤床からオにト芳香族異性体會
含んでいる抽出流管とり出す、好會しい炭化水素フィー
r*tic、  芳香lI混合愉でTon、好IしいC
3Z−/吸着剤ねそのam剤のオルト芳査族遥択重音増
すために、陽イオン交換される。
本法で利用で1!る炭化水嵩フィードtItは芳香族お
よびオルト芳香族異性体の混合物【含む、これ社一般K
C,、C,ま九はC1゜芳香族フィード流管含み、好ま
しいフィード流は0−キシレンおよびp−キシレン、m
−キシレン、エチルベンゼンの少なくとも一つ會含んで
いるC、芳香族である。
オルト芳香族異性体とは、積の別の置換基KIi#し喪
少なくとも1個の置換基倉吉む芳香珊、すなわち芳香壊
の一つの他の基に対しオルト位の少なくとも1個の基會
有する芳香墳として定義される。
C,芳1族では、こnはO−キシレンであシ、−・方C
9芳香族のトリメチルベンゼンの場合は、これはプソイ
ドクメンおよびヘミメリテンである。
精製および石油化学技術でよく知られ九改質および異性
化法によって、オルト芳香族異性体および他の芳香族の
かなりのf#を含む混合物が一般に生成する。    
     ゛ 炭化水素フィード流t、酸化1モル比でセシウムおよび
(II!良は)−リウム(Cs JJ)*OO−03〜
O,SS対N自00.弘S〜0.9S対AJ、0゜対8
10 3〜’7NH,0X(7’E7’2しXは0−1
0である)の!l成II−有するC3Z−/と称さnる
結晶性アルミノケイ酸塩吸着剤の床と接触させる。陽イ
オン交換の結果、ナトリウムイオン含erg少でt&ゐ
。この特許な結晶性アルミノケイ酸塩−収剤、C3Z−
/の使用は、オルト芳香族異性体、好ましくFio−キ
シレンの・選択吸着に必須のものである。この%稀な結
晶性アルイノケイ酸塩1着剤、C3Z−/iffパー/
ット(8arrett )、パ9ダハン(Vaugha
n )の米国特許第9.309.313号(79ざコ年
1月S日付)で十分に1!d?され、記載されており、
この特許をここで参考文献とする。該吸着剤は上記特許
に詳しく記載されているが、驚くべきことKこの吸着削
性芳香族、特に芳香族異性体混合物を含むフィード流に
おいてオルト遇択性であることが見出さnた。さらに、
該獣着剤tjI轟な陽イオンで陽イオン交換することK
よって、オルト辿択率を貢負上増加できる。
オルト芳香族異性体に対する叡収剤の選択率を賽質上増
加するためKFJ、ナトリウム−セシウム形で入手でき
る1N剤を陽イオン9換するのが好ましい、卑金属また
は遷移金属の陽イオン、六とえけ銅、ルビジウム、ニッ
ケル、ストロンチウム、コバルト、カリ°ウム、鉛、バ
リウム、リチウム、カドミウム、セシウム、カルシウム
、またはその混合物、1!たにアンモニウム、水素のよ
うな他の陽イオンを含むj4な陽イオンでナトリウムを
交換できる1選択重音増加するの匠好ましい陽イオンは
カリウム、鉛1、バリウム、リチウム、アンモニウム、
カドミウムであり、陽イオンの好ましい組合せはバリウ
ムまた扛鉛とカリウムの組合せである。
CIZ−/峡着剤會天然まfCは合成粘土(たとえばカ
オリン)のような結合剤、無機酸化物、潤滑剤(たとえ
ば黒鉛)と組合せることができ、押邑物、球、粒、また
はタブレットのような分離法に受入れられるどの形であ
ることもで叢る。
吸着剤のある種の特性が、選択eLN法の成功する操作
にとって、絶対に必畳でないとしても高度Kwましい、
このような特性として、吸着剤の1量当りのオル・ト芳
香族異性体のある重量の吸着容1、およびラフィネート
成分および脱着剤物5NK関しオルト芳香族異性体の選
択吸着がある。
吸着剤がオルト芳香族異性体の特別の@會V吸着する容
量は勿論必須のものである。このような容量がな・、け
れば、吸着剤性吸着分離に役に立たない、さらに、オル
ト芳香族異性体に対する吸着剤の容量が高いほど、吸着
剤は一層良好である。特電の吸着剤の@量の増加は、フ
ィード混合物の特電の仕込割合に含まれているオルト芳
香族異性体の分離に必要な吸着剤量を減少できる。特別
の吸着分離に9する吸着剤量の減少は分離法の費用を下
ける。ある経済的に望ましい寿命にわたり、分離法で実
WI便用中吸着剤の良好な初期容會會維持することが1
1畳である。一般に、本発明の吸着銅iI歌着剤の少な
くと45重重量の炭化水嵩、好ましくは少なくともざ1
rI丸の脚化水素容11會壱する。
第二に必要な吸着剤の特性扛、吸着剤がフイードの成分
を分離できることである。“言いかえるうと、吸着剤が
別の成分に比べl成分に対し吸着選択率(α)を有する
ことである。相対選択率七個のフィード飲方に比較しl
フィード成分に対し表わすことができるだけでなく、フ
ィード混合成分と脱着剤物質の間で表わすことが′c!
る。本明細書で使われる分離係数(α)は、平衡条件で
吸着相のコ成分の比対非吸着相の1Wl−2成分の比と
して定義される。
相対選択率は次の式(1)のように示される。
良だしCおよびOは重量であられしたフィードのコ成分
であり、下付き^およびUは夫々吸着相および非吸着相
會表わす、吸着剤床を通したフィードが吸着剤床と接触
vkIi4成を変化しなかったとき、千III県件が決
定さrtた0首いかえると、非吸駕相と吸着相の関に起
る正味の物Jii移wJはなかった。
コ成分のj!択率が/、Qに近づく場合、他の成分に関
しその吸着剤によるl成分の優先的g&着はない。互に
ほぼ同−程廖に両方が吸着(ま喪は非吸着)される。(
α)が/、Qより小さくまたは大きくなると1ハ他成分
に関し1rli分に対する吸着剤による優先的吸着があ
る。欧分OK対しl成分Cの@着剤による選択率を比較
するとき、7.0より大きい(α)は@着剤内への成分
Cの優先的吸着を示している。7.0より小さい(α)
は成分Oが優先的に吸着されて、成分Cに電入だ非@清
相と成分DK冨んだ吸着相V*すことを示している。最
適性能のためKid、全抽出成分が一つの群れとして抽
出できま喪全ラフィネート成分が明らかにラフイネ−)
RE戻されるように1脱着剤物質は全抽出成分に関し約
/Kit、いかまたはlより小さい選択率會奄つべきで
ある。本発明の吸着剤1陽イオン交換する場合は、炭化
水素フィード流の他の成分の少なくと4−>(成分0)
に対しオ身上芳1!F&異性体(11分C)の少なくと
一コ、Oの(α)分離係数に4走る陽イオンと交換する
のが好ましい。
参着群量と選択率特性t−11J足するために咎“定の
フィード混合物で種々の陽イオン交換し九C3z−l黴
着剤物質會試験するために1静的試験操作會蒙り良、千
の操作は既知重量の吸着割管既知重量の混合炭化水素フ
ィード流と接触させることからなってい友、この混合物
【平衡に遺しさせた後・試料t−除去し、ガスク誼マド
グラフィーで分析した。ラフィネート中の異性体量11
11定し、棒準フィード流との差から吸着異性体量【得
九。
分離法においては、膨化水素フィードata着鋼床と接
触させ**、吸着剤床からラフィネートelkと抄出す
、この流はフィード流の選択吸着されえオルト−芳香族
異性体【一層少なく含む、ついで、昧Kl&着された芳
香族異性体【脱着してこれ1m換させる。
本吸着割管使う種々の処理体系で使用できる脱着工Sは
、I2う操作のmに依存し変化する。ここで使う「脱着
剤−質」の用Stは、1着剤から選択1着され良オルト
芳香族真性体を除去できる流体物質を意味する0選択眼
着され九オルト芳香族異性体をz4−ジfltにより吸
着剤から除去する切帯床系では、メタン、エタンなどの
ようなガス状脚化水素またFi窒素ま友は水嵩のような
他の型のガスからなる脱着剤物質會高潟でまえは減圧で
またはその両者で便って、吸着剤から吸着され友オルト
芳香族異性体會効率よく/4−ジできる。しかし、吸着
剤1*いおよび液相vi1保するために與質上一定の圧
力と温度で吸殻K・操作される吸着分離法において灯、
信頼される脱着剤物質は幾つかの基準を満足するよう判
断よく選ぶ必誉がある。第一に、脱着剤物質は次の吸着
サイクルにおいてオルト芳香11JI性体が脱着剤物質
1m換するのt不轟に妨害するほど強く吸着されること
なく、妥歯な質量流量て吸着剤からオルト芳香族異性体
を璽換しなければならない0選択率で表わして、吸着剤
はラフィネート(たとえば他のAN体)K@し脱着剤物
質よりもオルト芳香族Ik性体に対し一階迦択的である
ことが好ましい、無二に、腕着剤@負#:t41I定の
吸着剤およびIP#足のフィード流と相客性でなければ
ならない、さらに詳しくFi、脱着剤物質はラフイネ−
)K関しオルト芳香族異性体忙対する吸着剤の1畳な選
択率に減少または破壊してFiならない。
本法で使用する脱着剤物質は、さらに#方法に送hフィ
ード鐙から容nK分離できる物質でなけれシならない、
フィードのオルト芳香族異性体の脱着螢、脱着剤−質と
オルト芳香族異性体の両者は混合物で吸着剤から除去さ
れる。M留のような脱着剤物質の分離法がなけnげ、オ
ルト芳香族異性体重大はラフィネート成分の純度に着し
く高く灯ならない、そこで1本法で使う脱着割物giは
フィード流とは爽質上Sなる平均沸点tもっことが意(
2)さnていゐ、フィードとFi実実質上表る平均沸点
を有すゐ脱着剤物質の使用は、単Sな分11m1によっ
て抽出物中のフィード成分およびラフィネート滝から脱
着剤物質の分mv′許し、それによって脱着剤物質を該
方法で再使用できる。ここで使う「II!貴上異なる」
の用語は脱着剤物質とフィード混合物の間の平均沸点の
差が少なくと4約/&Fであることtt昧すb0脱着剤
物貴の沸点範囲はフィード混合物よ・夛高いかまたに低
いことができる。
本法の液相操作においてFi、単瑠芳香族巌化水票から
なる脱着剤物質が有効である。トルエンとノーラフイン
の混合物も脱着剤物質として有効〒ある。このようなパ
ラフィン灯上記のように吸着剤およびフィード流と相客
性でなければならず1fたフィード流から容易に分離で
きなければならない、@’+ラフインにとめ基1kK合
う直−または枝分子′L−ノ母クラフィン良はシクロI
量うフイン倉吉むことができる。このような混合物中の
トルエンの典型#度に全脱着剤物質混合物の数啓童%か
らlθθ啓量%までであることができるが、上記混合物
の約Sθ〜約tooys−%の範囲が好ましい。
その他の脱着剤ニベンゼン、ジエチルベンゼンなど、お
よびその混合物1含む。
脱着についで、オルト芳香族異性体を含む抽出R′kl
1着剤床からとり出す0分離係数(α)K依存して、こ
のとり出した抽出物はオルト芳香族異性体の比較的純粋
な留分1含むことができる。しかし、選択吸着される威
−分は訣して貧食に吸着剤により吸着される4のではな
く、ラフィネート成分は完全に吸着剤によp吸着されな
い亀のでにないヒとがわかる。
一般に1この吸着−分離法は気相まfI−は液相で実施
できるが、液相が好ましい。本法の吸着条件はは埋常濶
から約ダ!;0F(23!;”C)の範囲の1111に
含むことができ、またほぼ常圧から約SθOpslg 
 までの範囲の圧力倉吉むことができる0本法の脱着条
件に一般に吸着掃作(記載のような−1−範囲の11度
と圧力を含む0選択1着され九オルト芳香族異性体の脱
着V*圧です良は高温でまたはその両省で実施−でき、
または吸着剤の真9!−4−?)Kよp@着興性体を除
去することによn*施できるが1本法は元来これらの脱
着法に@する吃のではない。
寮施例1 ナトリクム形で81./Ml豫子比コ−j s cl 
/M趣子比θ、、7g’を有する結晶性アルミノケイ酸
塩吸着剤C3Z−/V、III/*に挙は大局イオンと
Is1表に示し良程縦まで陽イオン交換した。
重量で、エチル427774%p−キシレンt X%Q
−キシレン/Nsm−キシレンコX% n−ノナン2%
、6 ++ ヘキサン9.3kk含むC1芳香族2イー
ドRk、常漉で#I1表に挙けたようKs々の陽イオン
父俟しえC3Z−/吸着剤に添加し良。
この混合物【平衡Kj!Lさせ喪後、混合物【沈降させ
、試料【#去し、ガスクロマドグラフィーで分析し良、
ラフィネート中のC,Jl性体量に測定し、II//A
!sフィード流との差から吸着された異性体量【得た。
tstsew挙は九ように1m−キシレン(&IX )
、7エチルベンゼン([8)ha−キシレン(7X )
  の各々に対するO−キシレン(OX )の容量と(
α)分離係数會計算した。
181表かられかるように、陽イオンの鉛、カドミウム
、アンモニウム、およびカリウムとバリウムまたは鉛と
の混合物を含む交換影線特に良好な選択率を示した。
実施例コ ナトリウム形でSl/AJ!、子比a、+lcs/AJ
JIII子比o、3st有する結晶性アにミノケイ、・
酸塩吸着剤C3Z−/l、第2表に挙は大降イオンと1
sコ!IK示し九−駅家で険イオン交換した。
重量で、n−ヘキサン溶液中グンイドクメン/、9N、
メンテとン/、9N、へ建メリテンi*91n−ノナン
/、9!Xt−含む棒@c、  芳香族フィードat−
1常温で第2g!に卒けたように種々の陽イオン交換し
九C3Z−/、@着剤に添加し良、混合物を平衡に違し
させた仮、試料を除去し、ガスクロマトグラフィーで分
析した。ラフィネート中のC9異性体雪t−II定し、
1/s準フイード流との差から吸着された異性体tv得
良、*コ表に挙は良ようKm フィード沈の種々の成分
に対し容量と(α)分離係数【計算した。
第  2  表 グツイドクメン  グツイドクメン に+      2.ダ      0.9pb+2I
I 、 2      0−ざCa”      2 
、 /       0 、bLl”      / 
、 3      0−り8a”      2 、9
      0 、 gNH+      2.5  
    θ0g。。+2     2 、 /    
   Q 、ざSr+22 、 ’l       O
、ACs+2−0       /−ダ 容量 ヘミメリテン  吸着C9,? 2.1.    0./2 5.2   0.0g 3 、!;     0 、10 コ、Q     O,1g 3、g    o、09 3.2   0.0g コ、s     o 、oq 3、g     O,10 コ、/     0.09 第1表かられかるように、陽イオンの鉛、バリウム、ス
トミンチラムを含むC3Z−/の交換形Fi、メシチレ
ンよりもグツイドクメンおよびへンメリテンの両者に対
し4IK良好な選択率を示しえ。
実施例3 重量%で%n−ヘキサン溶液中p−エチルトルエン(P
)コm/Nsm−エチルトルエン(M)7.7g%O−
エチルトルエン(0)/、7%、n−ノナン/、9Nk
含むC1芳香族フィード流?、実施例コのようKC82
−/陽イオン交換し友黴着剤に添加した0次の第3表に
示し九ように、フィード流の種々の成分に対し容量と(
α)分離係数を計算した。
第  3  !! 容量 陽イ PMM   吸着剤、f!・ に+  1.ダ λ、4I /、?   0./λPb
+″  コ、l 2.ざ /、4(0,0g第3表から
れかるように、C3Z−/’の鉛陽イオン交換形はp−
エチルトルエンおよびm−エチルトルエンの両者よりも
O−エチルトルエン[対し%忙良好な選択率を示し良。
実施例q ナトリウム形で%Sl/AJ豫子比2.t%Cs /A
JIIfi、子比0− J !; k ’l! シs 
カリウムで陽イオン交換したC3Z−/’ft&着剤と
して使い、分1lIl法を実施した。粉末のカリウム交
換C3Z−/に充てん後、液体クロマトダラフイー管の
コ個の3)イーム部分を死容積コネクターと直列につな
いだ。
o −* シL/ ン/ m−キシレンの!;0/!;
0(料量)混合物2001dk注入前に1カラム會トル
エンと/4ラフイン′″F”の脱着剤混合物でフラッシ
ュした*A00pslの背圧で、脱着剤の流量は0.7
!;d/分であつ喪、3分毎に試料會採取し、ガスクロ
!トゲラフイーによシキシレン異性体會分析し喪0分離
工稈を常温で実施した。O,クコの分離*F(/、0の
分解能はベースラインまたに成分の完全な分離を示す)
で、計算(α)分II停数はλ、Oであつ九。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 …(−)芳香族混合物【含んでいる炭化水素フィー゛ド
    流を結晶性アルンノケイ酸塩吸着剤C5Z−1の床と接
    触させ、 (i)#吸着剤の床からフィー ド流の選択吸着され大
    オルト芳香族真性体を一層、少なく含んでいるラフィネ
    ート【とり出し、 (e)  吸着され友オルト芳香族異性体【置換する九
    めに上記真性体を脱着し、 (d)  吸着剤の床からオルト芳香族異性体i含んで
    いる抽出Rtとシ出すことを特徴とする芳香族混合物を
    含んでいる炭化水素ツイード流からオルト芳香族異性体
    の吸着分離法。 111  皺黴着銅がカリウム、鉛、バリウム、リチウ
    ム、カドンウム、アンモニウム、ナトリウム、銅、ルビ
    ジウム、ニッケル、ストロンチウム、コバルト、セン9
    ム、カルシウムからなる群から選ばれる少なくともls
    の陽イオンを含んでいる特許請求の範囲第…mle*の
    1法。 (31該吸着剤がカリウム、鉛、バリウム、リチウム、
    アンモニウム、カドオウムからなる群から選げnる少な
    くともlslの陽イオンを有している特許請求の範囲第
    1111 XJl記載の方法。 (41m歌、着剤がバリウム、鉛からなる群から選ばれ
    る陽イオンと1合せてカリウム陽イオン!有する特許請
    求の範II蒙(3)項紀載の方法。 (5)1炭化水素フィード流がp−キシレン、m−キシ
    レン、エチルベンゼンから6なる群から選ばれる芳香族
    の少なくとも/@とO−キシレンの混合物【含んでいる
    特許請求の範i!l鯖I項〜第(41項のいずれか一項
    記載の方法。 (61#巌化水素フイード流がC9芳香族混合物を含入
    でいる特許請求の範l!I謝0i項〜謝(6)璃のいず
    れか一項記載の方法。 +71  トルエン、ベンゼン、J9ラフイン、ジエチ
    ルベンゼン、およびその混合物からなる群から選ばれる
    脱着剤を使う特許請求の範囲第(1;項配龜の方法。 (−;#吸着剤が酸化物のモル比で町0θ、05〜0、
    jj対Na、Oθ;IRj;−0,9!f対AJ、O1
    対810.3〜7対H,OX (友りLMt!−にシラ
    Aま大はIリウムであシ、Xは0〜10である)の式を
    有する特許請求の範1!l1l(IllklF!歌の方
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