JPS588787A - ナフテン族炭化水素に富むナフサ留分のオクタン価を向上させる方法 - Google Patents

ナフテン族炭化水素に富むナフサ留分のオクタン価を向上させる方法

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JPS588787A
JPS588787A JP57114769A JP11476982A JPS588787A JP S588787 A JPS588787 A JP S588787A JP 57114769 A JP57114769 A JP 57114769A JP 11476982 A JP11476982 A JP 11476982A JP S588787 A JPS588787 A JP S588787A
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effluent
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ジエルマン・マヌテイノ
ジヤン・ミケル
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IFP Energies Nouvelles IFPEN
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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】 本発明は重質石油製品に由来する、ナフサ留分のオクタ
ン価を向上せしめる方法に関し、さらに詳しくは原油に
対して実施した処理(重質生成物の分解のような処理)
の完了時に得るナフサ留分、さらには水素化による石炭
液化によって得る油の分留帯域に由来するナフサ留分の
オクタン価を向上せしめる方法に関する。
仕込物として用いるこのようなナフサ留分は、約25〜
230℃の間において(さらには30〜220℃の間に
おいて〕留出し、一般に、1分子につき3〜30個の炭
素原子を有するナフテン系炭化水素(アルキル化したも
の、またはせざるもの)を少なくとも70重量世襲有し
、且つ硫黄化合物、窒素化合物および酸素化合物のうち
より選ばれた1種ないし数種の化合物を含んでいる。こ
の留分は硫黄で表示して少な(とも1000重量ppm
の硫黄化合物含量および/または窒素で表示して少なく
とも1000重量ppmの窒素化合物含量および/また
は酸素で表示して少なくとも2000重量ppmの酸素
化合物含量を有している。
通常、この型のナフサを利用し、これより、例えば、1
自動車用ガソリンを得るには、これに接触改質(リフオ
ーミング〕を施している。ところが、接触改質反応はす
ぐれた安定性と長い寿命を有する触媒を必要とし、その
ために、ますます手の込んだ、例えば2金属含有の2機
能触媒、すなわち酸性の担体の他に一般に白金族に属す
る2種の金属を含んでいるもの、現在では3種またはそ
れ以上の金属元素を含んでいることの多い触媒が用いら
れる。改質用触媒(これは改質を施すべき仕込物の含ん
でいる硫化物、窒化物あるいは酸化物不純物に弱い)の
安定度および寿命を短期に低下せしめないためには、仕
込物を改質帯域に入れる前に、苛酷な条件下において、
なかんずく、例えば100〜120バール程度の高圧下
において実施する水素化処理を行って、前記仕込物中に
おいて、硫黄含量を約20 ppm以下に、窒素含量を
約10 ppm以下に、および酸素含量を約15 PP
m以下に低下せしめることが是非とも必要である。実際
において、改質帯域で優秀な成績を得るには、酸素、窒
素および硫黄の各元素の含量はI PPm以上であって
はならないであろう。仕込物が水素化処理帯域から出て
来れば、これを改質帯域へ入れる前にその乾燥を行う。
さらに、事前に水素化処理を施すにも拘らず、接触改質
反応は相対的に苛酷な条件下において行わなければなら
ない。すなわち、1〜15バールの間に含まれる圧力下
、510〜6006Cの間において、触媒1容あたり液
体仕込物1〜10容の間に含まれる時速を以て、水素/
炭化水素比を5〜20の間に含まれるものとして、操作
を行う。
改質用触媒は脱水素作用と異性化作用の二重の機能を有
している。前者の機能は触媒の金属が与えるものであり
、後者は触媒の酸特性の結果である。
この酸特性は一般に用いる担体に固有のものであるが、
普通はフッ素、塩素等・・・のような元素を導入してこ
れを高め、および/または調節する。
実際においては、触媒の酸機能はクランキング、炭素す
なわち触媒上へのコニクスの形成および沈積のようなあ
る種の望ましからざる反応を促進し、このことは触媒の
急速な不活性化および、その結果として、得られる生成
物の甚だしい収量低下およびメタン、エタン等・・・の
ような炭化水素に汚染された水素の生成を導くものであ
る。
本発明によれば、(a)苛酷ならざる条件下において実
施する水素化処理工程と(b)水素化処理よりの流出液
の脱水素工程の妥当な組合わせを非酸性あるいは弱酸性
の触媒の存在下において行うことによって、本発明の方
法の完了時に、芳香族炭化水素に極めて富み、苛酷な水
素化処理に続く改質によって得るはすのオクタン価と同
程度のオクタン価を有するが、苛酷な水素化処理および
改質によって得るはずの生成物より高い芳香族炭化水素
含量を有する液体生成物を得ることができる。非酸性あ
るいは弱酸性の担体の使用によって、寄生副反応、すな
わちナフテン類の脱水素反応以外の反応を最低に減少せ
しめることができる。その結果、芳香族炭化水素の一層
高い収率および触媒の寿命とその安定性の長期化、従っ
てさらに長いサイクル持続時間が得られる。かくて、得
られる液体生成物は少なくとも75重M%の芳香族炭化
水素を含んでおり、例えば自動車用ガソリンまたはその
他−切の内燃機関用燃料として用いるのに好適である。
芳香族炭化水素に富み、自動車用燃料として用い得るガ
ソリンを得ることの利点は、例えば、ガソリンの水に対
する許容度を増大することである。炭化水素ガソリンと
、メタノール、エタノールおよび高級アルコール、とり
わけプロパツール、ブタノール、アセトン、インプロパ
ツール、インブタノール等・・・のような添加剤を少な
くとも1種、種々の量を以て混合した内燃機関用燃料を
作ることに努めている時代においては、この点は重要で
ある。けだし、これらの添加剤の大部分は、それを得る
方法および/またはその分別の方法の結果として生ずる
無視すべからざる含量の水を伴っていることが多いので
ある。
ンはブタノール、アセトンおよびメタノールと組合わせ
て、例えば、重量で、 (a)  芳香族炭化水素に富む炭化水素ガソリン5〜
96裂、 (b)  ブタノール40〜85重世襲およびアセトン
世襲〜60重量係を含む混合物1〜95チ、および (e)  メタノール1〜25係、 を含む内燃機関用燃料もしくは燃料を形成することがで
きる。
さらに好ましくは、この内燃機関用燃料もしくは燃料は
、重量で、 (a)  炭化水素ガソリン35〜85係、(b) (
α)ブタノールとアセトン、または(β)ブタノール、
アセトンおよびイソプロパツール、あるいは(γ)ブタ
ノール、アセトンおよびエタノール、もしくは(δ〕ブ
タノール、アセトン、エタノールおよびイソプロパツー
ルのいずれかを任意に含む混合物15〜65%、および (Q)  メタノール1〜25チ、 族炭化水素に富む炭化水素ガソリンは、メタノールおよ
び高級同族体アルコールと組合わせて、このようにして
得る燃料または内燃機関用燃料が、重量にして (a)  前記ガソリン60〜97係および(b)  
メタノール25〜90重量%(さらには60〜90%)
と高級同族体アルコール(ナカンス<エタノール、n−
7”ロバノールおよびn−ブタノール)75〜10重R
%(さらには40〜10傑)を含む混合物3〜40係、 を含むようにすることができる。
メタノールおよびその高級同族体アルコールは合成用ガ
スより1工程または数工程を以て製造したものであれば
よい。
本発明の今一つの利点は、適切な処理(例えば抽出、蒸
留等・・・)後、多様な用途、例えばプラスチック材、
洗剤、エラストマー、合成繊維等・・・の分野における
用途が知られているベンゼン、トルエン、キシレンおよ
びエチルベンゼンのような生成物を導き出す芳香族炭化
水素源を得ることができることである。
本発明の方法によれば、当初の仕込物が穏和な条件下の
水素化処理帯域内を通過後、500ppm以下の(一般
には60 ppm以上)の硫黄、100 ppm以下の
(一般には4.0 ppm以上以上室素および1500
 ppm以下の(一般には50o ppm以上)の酸素
をなおも含んでいる仕込物の脱水素を行うことができる
。このような条件下においては、水素化処理は苛酷な条
件下で行うべきではなく、特に用いる圧力は一般に40
〜70バール、さらには50〜60バールの間、温度は
350〜420℃の間、vVHは1〜8の間に含まれる
ものである。
脱水素帯域において用いる触媒は、一方においては、触
媒上の沈積物の形成、従って当該触媒の寿命の短縮を導
き兼ねない副反応の出現を避けるに足るだけの選択性を
有し、他方においてiよ、仕込物の含む触媒毒(窒素化
合物、硫黄(15) 化合物、酸素化合物〕に対する著しい耐性を有するもの
であり、かくて仕込物の事前の高度の水素化処理を行う
必要のないことを説明する。
この触媒は、例えば、アルミナあるいはシリカの担体を
有しており、この担体は中性であるか、はとんど酸性で
はない。担体の酸性度は例えば「ジャーナル・オブ・カ
タリシスj (Journal  of  Catal
ysis )誌、第2巻第211〜222頁(1963
年〕に記載の試験の型の既知のアンモニア吸着試験によ
って測定することができる。この方法は、完全なガス抜
きに到るまで触媒を真空中(水銀柱0.01 ran 
)において600℃で加熱する(これはとりわけ水およ
び望ましからざる不純物を除去するためである〕ことよ
り成っている。次いで、触媒を320℃の熱量計に入れ
、系の最終田が水銀柱300mm(16) (300X133.322Pa)に達するような量のア
ンモニアを入れ、しかして放出される熱の量を測定する
。好ましい担体は1gにつき40ジユール以下、好まし
くは35ジユール以下の「アンモニア吸着による中和」
熱を有するものである。アルミナを用いる場合は、アル
ミナは好ましくは概ね約20〜200i/Pの間、好ま
しくは50〜100yf/Fの間に含まれる比表面積と
、例えば、約0.40〜0.80cJ/!9の間に含ま
れる細孔容積を有し、孔隙率の少なくとも75襲は、5
〜30nKの間に含まれる直径を有する細孔に対応する
ものである。
この種の担体を以て得られる触媒の中和熱ならびに表面
積および細孔容積は、担体について上に示した値とほと
んど同一の値を有している。
担体として用い得るアルミナは、すべて等価のものでは
ないので、好ましくは球状の遷移アルミナを選ぶものと
する。それにも拘らず、押出し成形物またはペレットの
ようなその他の粒状アルミナで上に示した特性に適合す
るものを用いてもよい。
アルミナ担体あるいはシリカ担体の酸性度が高すぎると
判定される場合には、脱水素剤を入れる前でも後でも、
担体固有の酸性を中和し得るまたは減じ得るある種の化
合物を加えて、これを調整すればよい。例としては、ア
ルカリ金属またはアルカリ土金属もしくはある種の稀土
類の酸化物、水酸化物、炭酸塩等・・・を導入すればよ
い。一般に中和化合物を(触媒担体に対する重量で)2
重世襲以上、さらには1重量%以上さえも加える必要は
ない。
脱水素剤として2種ないし数種の金属の組合わせ、例え
ば、少なくとも1種の元素周期表上第■族の第1金属と
1種の同族あるいは元素周期表上第1 B N I[I
 B % IV B −、VI Aおよび■A族のいず
れかの第2金属との組合わせを用いる場合においては、
第1金属の重量含量は、例えば、0.01〜2チの間、
好ましくは0.1〜0.6係の間に含まれるものであり
、第2金属の重量含量は、例えば、0.O1〜2係、好
ましくは0.1〜0.6チの間に含まれるものである。
この金属の組合わせが場合によって第3の金属を含んで
いるならば、この第3金属の重量含量は、例えば、0.
01〜2チ、好ましくは0.1〜0.6チの間に含まれ
るものである。
数種の金属の間のこの組合わせの型が限定的なものでな
いのは云うまでもない。事実、あらゆる種類の触媒の組
合わせ、例えばフランス特許第2,036,832号、
第2,087,391号、第2.0.87,685号、
第2,088,992号、第2.134..763号、
第2,144,985号、第2゜161.265号、第
2,161,302号、第2,209.604号、第2
,372,883号および第2゜887.496号に記
載するものを用いることができる。
脱水素を行う諸元素(上に述べた各特許および上に挙げ
た組合わせの型において限定した各族の金属〕は、溶液
、例えば塩化白金、塩化イリジウム、塩化ルテニウムお
よび塩化パラジウム、ヘキサクロロ白金酸およびヘキサ
クロロイリジウム酸、ヘキサクロロ白金酸塩およびヘキ
サクロロ貴金属酸塩、ジアミノ亜硝酸白金および貴金属
のジアミノ亜硝酸塩、アンモニウム、ナトリウムあるい
はカリウムのメダまたはIぐラタングステン酸塩等・・
・の水溶液を介して、別々に、または同時に担体に担持
せしめればよG)。
脱水素を行う元素を担体に担持せしめれば、触媒は次い
で乾燥し、酸化性雰囲気中において、例えば、300〜
1000℃の間に含まれる温度で焼成し、次に水素流下
において、1時間あたり触媒体積の100〜1000倍
程度の水素流量を以て、例えば、350〜700℃の間
に含まれる温度で2〜30時間還元する。この最後の操
作は、好ましくは、脱水素反応器内において行う。また
、焼成を略して、直接還元を行ってもよい。
還元温度は著しい重要性を持っている。すなわち 例えば、脱水素を行う元素が白金、イリジウム、パラジ
ウムまたはルテニウム単独か、あるいは2種ずつ組合わ
せてあり、モリブデンを伴うものである場合は、還元湿
度は好ましくは550〜600℃の間に含まれるもので
ある。
また、触媒が、例えば、タングステンと組合わせた1種
ないし数種の白金属の金属を含んでいる場合は、還元温
度はより低めであってもよく、好ましくは500〜55
0℃の間に含まれるものである。
本発明において用いる触媒は固定床として用いても、ま
たは移動床として用いてもよい。
移動床の場合においては、好ましくは少なくとも2基の
反応器、あるいは3基ないし4基の反応器または反応帯
域さえ用いる。用いる反応器は各々1個の触媒、移動床
を含んでいる。移動床の使用によって、特に触媒の連続
再生が可能になる。すなわち、仕込物はかくて各反応器
または反応帯域内を順次軸方向あるいは径方向の流れに
従って(径方向とは中心から外縁に向う、あるいは外縁
から中心に向う流れを意味する)循環する。反応帯域は
直列に、例えば横方向に直列に並べて、または縦に直列
に重ねて配列する。好ましくは、横方向に直列に並べて
置いた反応帯域を用いればよい。仕込物は順次これらの
反応帯域の各々を通って、各反応帯域間における仕込物
の中間加熱を伴って、流れて行く。新鮮な触媒は、新鮮
な仕込物が入れられる第1反応帯域の上部に入れられる
。次いで、触媒は漸次〜この帯域の上から下へ流れ、こ
れを漸次下部より取出す。しかして、−切の適宜の手段
〔並べて配置した反応器の場合はなかんず<、リフト〕
によって次の反応帯域の上部に触媒が運ばれ、その中で
同様に上から下へ順次原拠れる。以下同様に最後の反応
帯域に到るまで流れて行くが、その下部において触媒を
同様に漸次取出し、次いでこれを再生帯域へ送る。再生
帯域を出ると、触媒は第1反応帯域の上部へ順次大R,
何回かの触媒取出しは、上に示した通り、「漸次」これ
を行う。
「漸次」なる語は、触媒を連続的あるいは定期的のいず
れかを以て取出すことの意味である。
本発明の方法による脱水素は、相対的には接触改質の場
合におけるほど苛酷ではない条件下において行われる。
従って、平均湿度は450〜550℃の間に含まれる温
度、圧は約5〜20バールの間、好ましくは6〜15バ
ールの間に含まれる圧、空間速度は触媒l容あたり液体
仕込物1〜10容の間に含まれる値、しかして再循環率
は仕込物1モルにつき水素5〜15モルの間に含まれる
値である。
本旬発明による方法を用いれば、接触改質の場合におけ
るほど精製していない仕込物を脱水素帯域内に送込むこ
とが可能であることを再説したい。事実、本性によれば
、70チ以上のナフテン類を含む留分の500 PPm
までの硫黄および/または100 ppmまでの窒素お
よび/または1500 Ppmまでの酸素の存在下にお
ける転化が、活性、選択性、収率および触媒の寿命の見
るべき損失を伴わずに可能であるが、このことは、従っ
て、仕込物の窒素、硫黄および酸素の含量を接触改質法
の要求する規格にまで持って来るためのさらに強度の処
理を無用にするものである。
以下に記載する試験において用いた触媒の組成は次の通
りである。
白      金      0.2重世襲タングステ
ン    0.2重世襲 この2種の金属はγアルミナに担持せしめた。
この触媒は比表面積69771″/グのγアルミナ球で
細孔容積58cJ/10(1(この細孔容積の75条は
10〜50ナノメートルの間に含まれる平均直径の細孔
に対応するものである)を有する球の含浸によって調製
した。このγアルミナのアンモニア吸着による中和熱は
水銀柱300mm(300X133.322Pa)下に
おいて1gにつき30ジユールであった。このアルミナ
球100gを、白金3重世襲のへキサクロロ白金酸溶液
6.7cTR,およびWO392,3重世襲のメタタン
グステン酸アンモニウム0.273Pを含む溶液51.
30+?より成る水溶液58Giを以て含浸する。次い
で、3時間、接触せしめて放置する。3時間後、アルミ
ナ球は溶液を完全に吸収した。100℃の恒温器におい
て6時間乾燥し、次に400℃において空気流下2時間
、次いで500℃において2時間焼成する。冷却後、触
媒は脱水素反応器内に移し、その中で触媒を501/時
の水素流中において530℃で約12時間遠元する。
実施例1゜ 反応器内に固定床として配置した上記の触媒上を、表■
に示す組成を有するC5・180℃の留分を、1時間に
つき触媒1容につき液体仕込物2容の空間速度で、温度
500℃、田10バールにおいて、水素/炭化水素留分
モル比を反応器入口において5として、通過ぜしめる。
仕込物は水素化による石炭液化によって得た曽 油の分留の過程において得たナフサに由来するものであ
る。
脱水素に付ぜられる前に、仕込物は55バール、380
℃において、3のV V Hを以て、水素化処理を受け
た(これによって、酸素化合物、硫黄化合物および窒素
化合物の含量を表■に示す含量にまで低下せしめること
ができた)(アルミナに担持せしめたニッケルおよびモ
リブデン触媒)。
比較として、この仕込物の一部を、脱水素についてと同
じ操作条件下において、接触改質反応にも付した。但し
、選定した温度は500℃であり、触媒はさらに1.1
4重i1t%の塩素を含有していた。
得られた結果は表■に示す通りである。
(28) 実施例2 実施例1において得た水素化処理流出液におけると同じ
パーセンテージを得るように一緒に混合した純品(C5
+パラフイン、シクロパラフィンおよび芳香族化合物)
より、実施例1のる。
これを数部分(a)〜(f)に区分し1その各部分にお
いて、窒素化合物(3部およびb部〕あるいは硫黄化合
物(0部およびd部)あるいは酸素化合物(0部および
f部)を、一方においては改質反応について、他方にお
いては脱水素反応について、Cの重量収率に対するこ5
十 の種の不純物の影響を検討する目的で加えた。
(a)、(e)および(6)の各部に対してはそれぞれ
相対的に高い含量の不純物を脱水素反応について用い、
一方、改質反応をまずまずの収率を以て芙施し得るよう
に、相対的に低い不純物台1tCa部の窒素50 pp
mに対して1)部には10ppmsc部の硫黄100 
、、l)Pmに対してd部には2OppmXe部の酸素
1000 ppmに対してf部には10 pl)m )
を用いた。
改質反応および脱水素反応の操作条件は実施例1につい
てと同一である。但し、温度はこの6回の試験において
単味RON98を有する生成物を得るように調整した。
結果は表■に示す通りである。
表  ■

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)  重質石油製品に由来するか、あるいは水素化
    による石炭液化によって得られる油の分留帯域に由来す
    るナフサより成る仕込物から、少なくとも75重量%の
    芳香族炭化水素を含む流出液を生成せしめる方法であっ
    て、前記仕込物は約25〜230°Cの間において留出
    し、少なくとも70重量%のナフテン族炭化水素を含み
    、硫黄化合物、窒素化合物および酸素化合物のうちより
    選ばれた少な(とも1種の化合物を含有し、該仕込物は
    、重量にして、硫黄で表示して少な(とも1000 p
    pmの硫黄化合物含量および/または窒素で表示して少
    なくとも1000 Ppmの窒素化合物含量および/ま
    たは酸素で表示して少なくとも2000 PPmの酸素
    化合物を有するものである該方法において、(a)硫黄
    化合物含量を約60〜500 ppmの間に含まれる値
    (硫黄表示の値)および/または窒素化合物含量を約4
    0〜100 ppmの間(こ含まれる値(窒素表示の値
    )および/または酸素化合物含量を約500〜1500
     ppmの間に含まれる値(酸素表示の値)に低下せし
    めるように実施する水素化処理に仕込物を付し、(1)
    )水素化処理よりの流出液を脱水素帯域内へ直接送り込
    み、そこで、水銀柱300mm(300X133.32
    2Pa)下において1gにつき40ジユール以下のアン
    モニア吸着による中和熱を有する脱水素触媒の存在下に
    おいてこれを処理することを特徴とする方法。 (2)  脱水素触媒の担体がアルミナであり、触媒の
    比表面積が約20〜200771″/りの間に、細孔容
    積が約0.40〜0.80d/!9の間に含まれている
    、特許請求の範囲第1項記載の方法。 (3)  脱水素反応が450〜550℃の間において
    5〜20バールの間に含まれる圧力下で、触媒1容につ
    き液体仕込物1〜10容の間に含まれる時速を以て行わ
    れる、特許請求の範囲第2項記載の方法。 (4)  脱水素触媒が1fIにつき30ジユール以下
    の中和熱、約0.45〜0.70cn/グの間に含まれ
    る細孔容積および50〜100izlの間に含まれる比
    表面積を有する、特許請求の範囲第2項記載の方法。 (5)  重量にして少なくとも75係の芳香族炭化水
    素を含有する前記流出液が、重量にして(a)  前記
    流出液5〜96% (b)  n−ブタノ・−ル40〜85重世襲およびア
    セトン15〜60重世襲を含む 混合物1〜95%、および (0)  メタノール1〜25% を含有する自動車用内燃機関用燃料、あるいは燃料を得
    る目的を以て、■−ブタノール、アセトンおよびメタノ
    ールと組合わマそれる、特許請求の範囲第1〜4項のう
    ちのいずれか1項記載の方法。 (6)  前記自動車用内燃機関用燃料もしくは燃料が
    重量にして (a)  前記流出液35〜85%、 (b) n−ブタノール、アセトンとエタノールおよび
    イソプロパツールより成る 群において選択した少なくとも1種の アルコールを含む混合物15〜65q6および (11)  メタノール1〜25% を含有している、特許請求の範囲第5項記載の方法。 (7)  重量にして少な(とも95係の芳香族炭化水
    素を含んでいる前記流出液が、重量にして(a)  前
    記流出液60〜97チ (b)  メタノール25〜90重量%および高級同族
    ’4アルコール75〜10重量係を含む混合物3〜40
    % を含有する自動車用内燃機関用燃料もしくは燃料を得る
    ように、メタノールおよび高級同族イ本アルコールし組
    合わ12れる、特許請求の範囲第1〜4項のうちのいず
    れか1項記載の方法。 (8)  ナフサより成る前記仕込物が石炭の液化に由
    来している、特許請求の範囲第1〜7項のうちのいずれ
    か1項記載の方法。
JP57114769A 1981-06-30 1982-06-30 ナフテン族炭化水素に富むナフサ留分のオクタン価を向上させる方法 Pending JPS588787A (ja)

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FR8113001 1981-06-30

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GB2101153A (en) 1983-01-12
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GB2101153B (en) 1984-10-10
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CA1191807A (fr) 1985-08-13

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