DE1185169B - Process for the catalytic isomerization of straight-chain or branched 1,2-oxidoalkanes - Google Patents
Process for the catalytic isomerization of straight-chain or branched 1,2-oxidoalkanesInfo
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Classifications
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B01J27/00—Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
-
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY
DEUTSCHESGERMAN
PATENTAMTPATENT OFFICE
AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL
Internat. Kl.: C 07 cBoarding school Class: C 07 c
Deutschem.: 12 ο-7/03German: 12 ο-7/03
Nummer: 1185 169Number: 1185 169
Aktenzeichen: S77677IVb/12oFile number: S77677IVb / 12o
Anmeldetag: 23. Januar 1962Filing date: January 23, 1962
Auslegetag:· 14. Januar 1965Display day: January 14, 1965
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur katalytischen Isomerisierung von geradkettigen oder verzweigten 1,2-Oxidoalkanen in die entsprechenden Carbonylverbindungen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die 1,2-Oxidoalkane vorzugsweise in An-Wesenheit eines inerten Gases über einen Katalysator geleitetwerden, der ausmindestens einem anorganischen Salz der Gruppe ZnSO4, Cr(SOJ3, MnF2, MnCl2 und MnBr2 gegebenenfalls auf einem Träger besteht, und daß die Umsetzung bei Temperaturen zwischen 150 und 450° C, vorzugsweise zwischen 250 und 350° C, mit Verweilzeiten zwischen 0,56 und 1,8 Sekunden und bei Atmosphärendruck oder Überdruck durchgeführt wird. Das verwendete Verdünnungsgas wird vorzugsweise nach Abtrennung der Carbonylverbindungen im Kreislauf in die Umsetzung zurückgeführt.The invention relates to a process for the catalytic isomerization of straight-chain or branched 1,2-oxidoalkanes into the corresponding carbonyl compounds, which is characterized in that the 1,2-oxidoalkanes are preferably passed in the presence of an inert gas over a catalyst consisting of at least one inorganic salt of the group ZnSO 4 , Cr (SOJ 3 , MnF 2 , MnCl 2 and MnBr 2 optionally on a support, and that the reaction at temperatures between 150 and 450 ° C, preferably between 250 and 350 ° C, with residence times between 0.56 and 1.8 seconds and at atmospheric pressure or overpressure The diluent gas used is preferably recycled into the reaction after the carbonyl compounds have been separated off.
Diese vorstehend angegebenen Salze können einzeln angewendet oder untereinander gemischt werden.These salts specified above can be used individually or mixed with one another.
Bekanntlich isomerisieren die 1,2-Oxidoalkane bei Temperaturen zwischen 150 und 450° C in Anwesenheit geeigneter Katalysatoren, wobei man beispielsweise aus Äthylenoxyd ein einziges Produkt, nämlich Acetaldehyd, erhält, während aus Propylenoxyd drei Produkte, nämlich Propionaldehyd, Aceton und Allylalkohol, erhältlich sind. Auch die 1,2-Oxyde der höheren Olefine ergeben mehrere Isomere. Ferner ist neben diesen Stoffen stets sowohl die Hydratisierung des Reaktionsoxydes zu Glykol in Anwesenheit von Wasserdampf als auch die Bildung von Polymerisations- und Kondensationsprodukten des Reaktionsoxydes oder der gebildeten Stoffe möglich und manchmal sogar vorherrschend. Daraus geht ohne weiteres die Zweckmäßigkeit der Verwendung von Katalysatoren hervor, welche bei der gewünschten Umsetzung sehr selektiv sind.It is known that the 1,2-oxidoalkanes isomerize at temperatures between 150 and 450 ° C. in the presence suitable catalysts, for example, from ethylene oxide a single product, namely Acetaldehyde, while three products are obtained from propylene oxide, namely propionaldehyde, acetone and Allyl alcohol. The 1,2-oxides of the higher olefins also give several isomers. Further In addition to these substances, there is always both the hydration of the reaction oxide to form glycol in the presence of Water vapor as well as the formation of polymerization and condensation products of the reaction oxide or the substances formed are possible and sometimes even predominant. It goes without saying the expediency of using catalysts, which in the desired implementation are very selective.
Es bestehen einige Patente, die die Verwendung bestimmter Stoffe als Katalysatoren für diese Umsetzung beanspruchen. So werden in den deutschen Patentschriften 618 972, 528 822 und 535 651 Silicagel, Silicate, Magnesiumpyrophosphat, Cersulfat und Halogenide und Oxyhalogenide der Erdalkalimetalle sowie die Sulfate oder Phosphate der Erdalkali- oder Erdmetalle erwähnt, während die USA.-Patentschriften 2 503 050,2 521 170,2 600 654,2 600 655 und 2 601 538 Mischungen von Chrom-, Wolfram- und Eisenoxyden mit und ohne Zusatz von Cadmiumchlorid und -oxyd als Katalysatoren für die gegenständliche Umsetzung beanspruchen.There are some patents that use certain substances as catalysts for this reaction claim. For example, in German patents 618 972, 528 822 and 535 651 silica gel, Silicates, magnesium pyrophosphate, cerium sulfate and halides and oxyhalides of the alkaline earth metals and the sulfates or phosphates of the alkaline earth or earth metals while U.S. Patents 2,503,050.2,521 170.2 600 654,2 600 655 and 2,601,538 Mixtures of chromium, tungsten and iron oxides with and without the addition of cadmium chloride and oxide claim as catalysts for the implementation in question.
Die durchgeführten Versuche haben gezeigt, daß bei Verwendung der erfindungsgemäß vorgesehenen Katalysatoren
weitaus bessere Umwandlungen und größere Ausbeuten als bei Verwendung der in den
Verfahren zur katalytischen Isomerisierung von geradkettigen oder verzweigten
1,2-OxidoalkanenThe tests carried out have shown that when using the catalysts provided according to the invention, far better conversions and greater yields than when using those in the process for the catalytic isomerization of straight-chain or branched ones
1,2-oxidoalkanes
Anmelder:Applicant:
Sicedison S. p. A., Mailand (Italien)Sicedison S. p. A., Milan (Italy)
Vertreter:Representative:
Dr.-Ing. R. Poschenrieder, Patentanwalt,
München 8, Lucile-Grahn-Str. 38Dr.-Ing. R. Poschenrieder, patent attorney,
Munich 8, Lucile-Grahn-Str. 38
Als Erfinder benannt:Named as inventor:
Paolo Ciattoni, Mailand (Italien)Paolo Ciattoni, Milan (Italy)
Beanspruchte Priorität:Claimed priority:
Italien vom 27. Januar 1961 (1463)Italy January 27, 1961 (1463)
genannten Patentschriften beschriebenen Katalysatoren erzielbar sind.mentioned patents described catalysts are achievable.
Die USA.-Patentschrift 2 601 538 beschreibt die katalytische Isomerisierung von Propylenoxyd zu Propionaldehyd, wobei Propylenoxyddampf über einen Chromoxyd-Wolframoxyd-Komplex geleitet wird.US Pat. No. 2,601,538 describes the catalytic isomerization of propylene oxide to Propionaldehyde, whereby propylene oxide vapor is passed over a chromium oxide-tungsten oxide complex.
Nach der USA.-Patentschrift 2 159 507 wird. die Isomerisierung von Alkylenoxyden mit einem Alaun als Katalysator durchgeführt.According to US Pat. No. 2,159,507. the Isomerization of alkylene oxides carried out with an alum as a catalyst.
Um die großen Unterschiede zwischen den Verweilzeiten beim Verfahren nach der Erfindung und jenen, die aus den Beispielen der USA.-Patentschriften 601 538 und 2 159 507 zu entnehmen sind, hervorzuheben, sei zunächst das Rechenschema für die Umwandlung der räumlichen Geschwindigkeit wie in den USA.-Patentschriften angeführt, d. h. Gramm Propylenoxyd je Stunde mal Liter des Katalysators, in Kontakt-(oder Verweil-)Zeit, wie in der Beschreibung definiert, d. h. Katalysatorvolumen je Volumen der Gase, die je Sekunde bei Versuchsbedingungen (Temperatur und Druck) durchgehen, dargelegt.To the large differences between the residence times in the process according to the invention and those which can be found in the examples of US Patents 601 538 and 2159 507, to be emphasized, Let us first be the calculation scheme for the conversion of the spatial velocity as in the U.S. patents cited, d. H. Grams of propylene oxide per hour times liter of the catalyst, in Contact (or dwell) time as defined in the description, i.e. H. Catalyst volume per volume of Gases that pass per second under test conditions (temperature and pressure) are shown.
409 768/291409 768/291
Es bedeutetIt means
Q — stündliche Durchflußmenge des zugeführten Alkylenoxyds (g/h · 1 Katalysator), Q - hourly flow rate of the supplied alkylene oxide (g / h · 1 catalyst),
PM = Molekulargewicht des zugeführten Alkylenoxyds, PM = molecular weight of the supplied alkylene oxide,
t — Versuchstemperatur in ° C,
Vs = räumliche Geschwindigkeit = Liter Gas, die in einer Sekunde durch 1 1 katalytischer
Ladung hindurchgehen (Sekunden"1),
1
Vs t - test temperature in ° C,
Vs = spatial velocity = liters of gas that pass through 1 1 of catalytic charge in one second (seconds " 1 ),
1 Vs
Kennt man Q, PM, t, dann ergibt sich:
Q If one knows Q, PM, t, then we get:
Q
.22*-'-+™- 3600 · PM ' 273 .22 * -'- + ™ - 3600 PM '273
Vs (Sekunden-1): Vs (seconds- 1 ):
Tc = Kontaktzeit = -y,_ (Sekunden). Tc = contact time = -y, _ (seconds).
985 915 -985 915 -
(0-2009); -22,4- "(0-2009); -22.4- "
3600,58 2733600.58 273
(0-2077); 305 ·22,4-215 + 273
3600,58 273(0-2077); 305 22.4-215 + 273
3600.58 273
-- = Tc. Vs - = Tc. Vs
Unter Anwendung dieses Rechenschemas bei den ίο beiden Beispielen der Tabelle I (Katalysatoren 0-2009 und 0-2077) mit 100%iger Umwandlung der USA.-Patentschrift 2 601 538 ergibt sich:Using this calculation scheme for the ίο two examples in Table I (catalysts 0-2009 and 0-2077) with 100% conversion of the USA patent 2 601 538 results in:
= Vs = 0,055 Sekunden-1J Tc = = 18,2 Sekunden.= Vs = 0.055 seconds - 1 J Tc = = 18.2 seconds.
0,0550.055
= Vs = 0,06 Sekunden-1; Tc = ——■ = 16,7 Sekunden.= Vs = 0.06 seconds -1 ; Tc = —— ■ = 16.7 seconds.
0,060.06
Die Umrechnung für die Beispiele I und II der USA.-Patentschrift 2 159 507 ergibt folgende Ergebnisse:The conversion for Examples I and II of US Pat. No. 2,159,507 gives the following results:
Beispiel I: J50 . 22,4 · 28° + 273 = Vs = 0,14 Sekunden-1; Tc = 7,15 Sekunden. 3600,58 273Example I: J 50 . 22.4 x 28 ° + 273 = Vs = 0.14 seconds -1 ; Tc = 7.15 seconds. 3600.58 273
940940
175
BeispielII: ---—- -22,4 175
Example II: ---—- -22.4
3600,58 2733600.58 273
73
- = Fj = 0,025Sekunden- l ; Tc = 40 Sekunden.73
- = Fj = 0,025Sekunden- l; Tc = 40 seconds.
Diese viel längeren Kontakt- bzw. Verweilzeiten als bei der Erfindung stellen einen bedeutenden technischen Fortschritt dar, der eben in der wesentlichen Verkürzung der Verweilzeit besteht, was insbesondere dann von großem Vorteil ist, wenn man Gase mit geringem Gehalt an Alkylenoxyd vorliegen hat, wie Mischungen von Äthylen und Äthylenoxyd, wie sie aus den Oxydationsreaktoren des Äthylens auf Silberkatalysator austreten. Es ist zu bemerken, daß beim Beispiel I der USA.-Patentschrift 2159 507, obwohl auch dort die Verweilzeit bei weitem länger als bei der Erfindung ist, eine Umwandlung von nur 85 7o erreicht wird.These much longer contact or residence times than in the invention represent an important technical one Progress, which consists in the substantial reduction of the dwell time, which in particular is of great advantage if you have gases with a low content of alkylene oxide, such as mixtures of ethylene and ethylene oxide, such as those from the oxidation reactors of ethylene Silver catalyst leak. It should be noted that in Example I of U.S. Patent 2159507, although there, too, the residence time is far longer than in the invention, a conversion of only 85 7o is reached.
Die Erfindung wird an Hand der folgenden Beispiele erläutert. Für die Katalysatorherstellung wird an dieser Stelle kein Schutz begehrt.The invention is illustrated by means of the following examples. For the production of the catalyst, no protection is sought at this point.
Herstellung der KatalysatorenManufacture of the catalysts
I. ZnSO4 I. ZnSO 4
Dieser im Beispiel 1 verwendete Katalysator wurde nach leichtem Anfeuchten von dehydratisiertem Zinksulfat tablettiert und einige Stunden auf 35O0C erwärmt.This catalyst used in Example 1 was tableted by a slight moistening of dehydrated zinc sulfate, and heated for several hours at 35O 0 C.
II. Cr1(SO4),II. Cr 1 (SO 4 ),
Dieser in den Beispielen 2 bis 4 verwendete Katalysator wurde durch vorsichtige Dehydratisierung des Cr8(SOi)3 · «H2O unter allmählicher Temperaturerhöhung von 700C auf etwa 3000C durchgeführt. Das erhaltene Produkt wurde fein gemahlen und noch einige Stunden auf 4500C erwärmt, bis das Wasser fast völlig verschwunden war. Dann wurde es mit einem Katalysatorträger vermischt, tablettiert und einige Stunden auf 3500C erwärmt.This catalyst used in Examples 2 to 4 was performed by careful dehydration of Cr 8 (SOI) 3 • «H 2 O while gradually increasing the temperature of 70 0 C to about 300 0 C. The product obtained was finely ground and heated to 450 ° C. for a few hours until the water had almost completely disappeared. Then, it was mixed with a catalyst carrier, pelletized, and heated for several hours at 350 0 C.
III. MnF2 III. MnF 2
Dieser im Beispiel 5 verwendete Katalysator wurde erhalten, indem MnF2 aus konzentrierten MnSO4- und NH4F-Lösungen niedergeschlagen und die Lösung durch Verdampfen konzentriert wird, um eine vollständigere Ausfällung des in Wasser ziemlich löslichen Manganfiuorids zu erreichen.This catalyst used in Example 5 was obtained by precipitating MnF 2 from concentrated MnSO 4 and NH 4 F solutions and concentrating the solution by evaporation in order to achieve a more complete precipitation of the manganese fluoride, which is quite soluble in water.
Der Niederschlag wurde sodann mit einer Wasser-Alkohol-Lösung gewaschen, getrocknet, mit Kieselgur gemischt und zu Tabletten verarbeitet. Vor dem Gebrauch wurden die Tabletten einige Stunden lang auf 250 0C gehalten.The precipitate was then washed with a water-alcohol solution, dried, mixed with kieselguhr and made into tablets. Before use, the tablets were kept at 250 ° C. for a few hours.
IV. MnCl2 IV. MnCl 2
Dieser in den Beispielen 6 und 7 verwendete Katalysator wurde erhalten, indem eine MnCl2-Lösung unter ständigem Rühren durch Kieselgur absorbieren gelassen wurde. Die sich ergebende Masse wurde getrocknet, gemahlen und zu Tabletten verarbeitet, welche vor dem Gebrauch einige Stunden lang auf 3000C gehalten wurden.This catalyst used in Examples 6 and 7 was obtained by allowing an MnCl 2 solution to be absorbed by kieselguhr with constant stirring. The resulting mass was dried, ground and processed into tablets, which were kept at 300 ° C. for a few hours before use.
V. MnBr2 V. MnBr 2
Der im Beispiel 8 verwendete Katalysator wurde ausgehend von einer konzentrierten MnSO4-Lösung erhalten, aus welcher das Mangansulfid durch Sättigung mit H2S und allmähliche Zugabe von Ammoniaklösung niedergeschlagen wurde. Der Niederschlag wurde dann mit einer (NH4)2S-Lösung und anschließend mit mit H2S gesättigtem Wasser bis zum vollständigen Verschwinden des SO4-Ions gewaschen und nach seiner Suspension in weniger Wasser kalt mit einer HBr-Lösung bis zur vollständigen Auflösung behandelt. Aus der erhaltenen Lösung wurde durch fortgesetztes Kochen das H2S entfernt. Während dieser Behandlung trübte sich die Lösung zufolge Ausscheidung von Spuren kolloidalen Schwefels, die durch Filtrieren durch Aktivkohle sorgfältig beseitigt wurden. Aus dem Filtrat wurde das Manganbromid durch Verdampfen abgeschieden und dann bei 25O0C getrocknet.The catalyst used in Example 8 was obtained starting from a concentrated MnSO 4 solution, from which the manganese sulfide was precipitated by saturation with H 2 S and the gradual addition of ammonia solution. The precipitate was then washed with an (NH 4 ) 2 S solution and then with water saturated with H 2 S until the SO 4 ion had completely disappeared and, after its suspension in a little water, was washed cold with an HBr solution until it was completely dissolved treated. The H 2 S was removed from the resulting solution by continued boiling. During this treatment, the solution became cloudy due to the excretion of traces of colloidal sulfur, which were carefully removed by filtering through activated carbon. From the filtrate, the manganese was deposited by evaporation and then at 25O 0 C dried.
Das MnBr2-Pulver wurde nach inniger Vermischung mit Kieselgur zu Tabletten verarbeitet, die vor dem Gebrauch einige Stunden lang auf 2500C gehalten wurden.After intimate mixing with kieselguhr, the MnBr 2 powder was processed into tablets which were kept at 250 ° C. for a few hours before use.
Durchführung der VersucheCarrying out the experiments
Die Versuche gemäß den angeführten Beispielen wurden unter Verwendung sowohl von Wasserdampf als auch von Stickstoff als Verdünnungsmittel der 1,2-Oxidoalkane durchgeführt. Bei den Versuchen der ersten Art ist der Anteil an 1,2-Oxidoalkanen in Gewichtsprozent ausgedrückt, und die Zufuhr erfolgte, indem eine wäßrige Epoxydlösung in einen Verdampfer eingeleitet und das verdampfte Gemisch in die Katalysatorzone geleitet wurde. Bei den Versuchen der zweiten Art wurde der 1,2-Oxidoalkananteil (welcher in den angeführten Beispielen stets in Volumteilen angegeben ist) dadurqh geregelt, daß die Temperatur des flüssigen Oxydes in einer Waschflasche festgelegt wurde, durch welche der Stickstoffstrom geperlt und dabei gesättigt wurde. Es wurden auch Versuche ohne gasförmige Verdünnungsmittel durchgeführt, doch hat sich gezeigt, daß es zwecks besserer Kontrolle der Wärmeerzeugung bei der Umsetzung vorzuziehen ist, Mischungen mit niedrigem Oxydgehalt zu verwenden.The experiments according to the examples given were carried out using both steam as well as nitrogen as a diluent of the 1,2-oxidoalkanes. In the trials of the first type is the proportion of 1,2-oxidoalkanes in Expressed weight percent, and the feed was made, by introducing an aqueous epoxy solution into an evaporator and the evaporated mixture was passed into the catalyst zone. In the experiments of the second type, the 1,2-oxidoalkane portion was used (which is always given in parts by volume in the examples cited) dadurqh regulated that the Temperature of the liquid oxide in a wash bottle was set, through which the nitrogen flow was pearled and saturated. Tests were also carried out without gaseous diluents, however, it has been shown that it can be used for better control of heat generation during the implementation it is preferable to use low oxide mixtures.
Die das 1,2-Oxidoalkan im gewünschten Anteil enthaltende gasförmige Mischung wurde in ein rohrförmiges Reaktionsgefäß aus Quarz von etwa 100 cm Länge und 20 mm Innendurchmesser geleitet, in dessen mittlerem Bereich 150 cm3 des Katalysators angeordnet waren. Der Bereich vor dem Katalysator war mit Quarzkörnern gefüllt und diente zur Vorerwärmung des eintretenden Gasgemisches.The gaseous mixture containing the 1,2-oxidoalkane in the desired proportion was passed into a tubular reaction vessel made of quartz about 100 cm long and 20 mm inside diameter, in the middle area of which 150 cm 3 of the catalyst were arranged. The area in front of the catalyst was filled with quartz grains and served to preheat the incoming gas mixture.
Das Reaktionsgefäß wurde in einen regelbaren rohrförmigen Elektroofen eingebracht. DieTemperaturmessung in der Katalysatorzone wurde durch Verschiebung eines achsgleichen, bezüglich des Reaktionsgefäßes zentrierten Thermoelementes durchgeführt. Aus den austretenden Gasen wurden die Reaktionsprodukte extrahiert, indem die Gase durch Wasser gewaschen wurden; der Stickstoff wurde in den Kreislauf zurückgeführt.The reaction vessel was placed in a controllable tubular electric furnace. The temperature measurement in the catalyst zone was carried out by moving an on-axis thermocouple centered with respect to the reaction vessel. The reaction products were extracted from the escaping gases by passing the gases through water have been washed; the nitrogen was returned to the cycle.
Die Bestimmung der Produkte erfolgte durch (chemische und chromatographische) Analyse der destillierten Fraktionen, während das eingebrachte 1,2-Oxidoalkan durch Abwiegen bestimmt wurde. In der folgenden Tabelle sind einige der zahlreichen durchgeführten Versuche als Beispiele wiedergegeben. Dabei wird unter dem Begriff Kontaktzeit das Volumenverhältnis des Katalysators zu den Gasen bzw. Dämpfen, die pro Sekunde über ihn streichen, verstanden, wobei die Gase als ideales Gas unter den Versuchsbedingungen berechnet sind.The products were determined by (chemical and chromatographic) analysis of the distilled fractions, while the 1,2-oxidoalkane introduced was determined by weighing. Some of the numerous tests carried out are given as examples in the following table. The term contact time refers to the volume ratio of the catalyst to the gases or Vapors that sweep over him per second, understood, with the gases as the ideal gas among the Experimental conditions are calculated.
:nTime
: n
zugeführte 1,2-OxidoalkanYields based on the
supplied 1,2-oxidoalkane
SekundeContact
second
3 1
3
TempenMedium
Temp
Stoffeunsaturated
Fabrics
Claims (2)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT1185169X | 1961-01-27 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1185169B true DE1185169B (en) | 1965-01-14 |
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ID=11432818
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DES77677A Pending DE1185169B (en) | 1961-01-27 | 1962-01-23 | Process for the catalytic isomerization of straight-chain or branched 1,2-oxidoalkanes |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE1185169B (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| EP0067467A1 (en) * | 1981-06-15 | 1982-12-22 | Shell Internationale Researchmaatschappij B.V. | Process for the double-bond isomerization of olefins |
| WO1991018860A1 (en) * | 1990-06-07 | 1991-12-12 | Henkel Kommanditgesellschaft Auf Aktien | Process for producing ketone compounds |
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-
1962
- 1962-01-23 DE DES77677A patent/DE1185169B/en active Pending
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