甲醇技师论文(最新整理8篇) 本文关键词:甲醇,技师,整理,论文,最新
甲醇技师论文(最新整理8篇) 本文简介:甲醇技师主要负责天然气蒸汽转化制合成气、甲醇合成、粗甲醇精馏、变压吸附、联醇生产等方面,甲醇技师在评定职称时,会发表自己在对甲醇方面的论文,本篇文章就为大家介绍一些甲醇技师论文的范文,大家可以参考借鉴一下。甲醇技师论文最新整理范文8篇之第一篇:甲醇精馏技术应用和节能减排 摘要:甲醇精馏装置在甲醇生
甲醇技师论文(最新整理8篇) 本文内容:
甲醇技师主要负责天然气蒸汽转化制合成气、甲醇合成、粗甲醇精馏、变压吸附、联醇生产等方面,甲醇技师在评定职称时,会发表自己在对甲醇方面的论文,本篇文章就为大家介绍一些甲醇技师论文的范文,大家可以参考借鉴一下。
甲醇技师论文最新整理范文8篇之第一篇:甲醇精馏技术应用和节能减排
摘要:甲醇精馏装置在甲醇生产中占据重要的地位, 利用先进且高效节能的精镏装置, 对降低甲醇生产成本和节能减排, 节能降耗都起到很重要的作用。我厂甲醇精馏装置所采用的是五塔精馏技术, 本文讨论了五塔精馏的工艺特点, 并从甲醇精馏原料、回流比等对精馏操作的影响进行了分析, 发现五塔精馏具有消耗低、环保效益好、操作简易且系统稳定、工艺指标易于调整、产品质量优良等优点。
关键词:甲醇精馏; 五塔工艺; 节约能源; 降低能耗;
一、工艺流程与设备简介
1、流程
粗甲醇由进料泵进入预热装置, 待粗甲醇温度达65℃时使其进入预塔, 预塔塔釜粗甲醇一部分经预塔再沸器加热后返回塔釜, 一部分经加压塔进料泵增压后进入加压精馏塔继续精馏, 预塔再沸器的能力要满足一定的回流比。从预塔塔底出来脱除轻组分后的粗甲醇, 温度为76℃, 压力为0.04MPa, 经加压塔进料泵加压, 加压塔进料换热器换热, 自第三段填料层下方进入加压塔的下部。温度为118℃的加压塔顶甲醇蒸汽作为常压塔再沸器的热源, 换热冷凝后的精甲醇进入加压塔回流槽, 一部分液体经加压塔精甲醇冷却器冷却送至精甲醇计量槽, 另一部分液体经加压塔回流液冷却器冷却, 再经加压塔回流泵10P0回流至加压塔塔顶。加压塔回流槽内不凝气经常压塔冷凝冷却器进一步冷凝冷却后, 通过常压塔放空。加压塔釜液一部分经加压塔再沸器加热后送回塔釜, 一部分在加压塔换热器换热至80℃后, 自第三段填料层下方进入常压精馏塔下部。常压塔顶甲醇蒸汽经常压塔冷凝冷却器后, 冷凝液进入常压塔回流槽, 经常压塔回流泵加压后一部分液体作为精甲醇送至甲醇计量槽, 产品经分析合格后, 通过精甲醇泵送入到成品罐区。另一部分作为回流液送至常压塔塔顶。不凝气体从回流槽顶放空, 以控制常压塔的压力。常压塔的塔釜液一部分经常压塔再沸器加热后返回塔釜, 一部分经回收塔进料泵加压后, 进入甲醇回收塔的上部。
流程图如图1.
图1 1.为预塔;2.为加压塔;3.为常压塔
2、设备
预精馏塔安装三段高效填料, 其中精馏段有一段填料, 提馏段有二段填料。塔总高约28米, 塔径2.9米, 主要由如下部件构成:塔外壳;第一填料层:高3.5米TJW2型高效填料, 填料上下端各加0.3/0.2米TJH25型板波纹填料;第二填料层:高6.2米TJH35型高效填料;第三填料层:高5.4米TJH35型高效填料;液体分布器:新型全连通槽式液体分布器;液体再分布器:槽盘式液体分布器;汽体分布管等。
加压精馏塔是一装填四段高效填料的塔式设备, 其中精馏段有三段填料, 提馏段有一段填料。塔总高约40米, 塔径3米, 主要由如下部件构成:塔外壳;第一填料层:高7.2米TJH35型高效填料;第二填料层:高7.2米TJH35型高效填料;第三填料层:高7.2米TJH35型高效填料;第四填料层:高4米TJH25型高效填料;液体分布器:新型全连通槽式液体分布器;液体再分布器:槽盘式液体分布器;汽体分布管等。
常压精馏塔是一装填五段高效填料的塔式设备, 其中精馏段有三段填料, 提馏段有二段填料。塔总高约43.5米, 塔径3.8米, 主要由如下部件构成:塔外壳;第一填料层:高4.8米TJW2型高效填料, 填料上下端各加0.4/0.5米TJH25型板波纹填料;第二填料层:高4.8米TJW2型高效填料, 填料上下端各加0.4/0.5米TJH25型板波纹填料;第三填料层:高4.8米TJW2型高效填料, 填料上下端各加0.4/0.5米TJH25型板波纹填料;第四填料层:高5米TJW2型高效填料;第五填料层:高4.9米TJW2型高效填料;液体分布器:新型全连通槽式液体分布器;液体再分布器:新型全连通槽式液体分布器;汽体分布管等。
回收塔内共安装两段填料和10块浮阀塔板, 其中精馏段有一段填料, 提馏段有10层塔板和一段填料。塔总高约25m, 塔径1.3米, 主要由如下部件构成:塔外壳;第一填料层:3.2米TJW1型高效填料和0.5米TJH25型板波纹填料;第二填料层:5.8米TJW1型高效填料和0.5米TJH25型板波纹填料;塔板:10层TF3型导向梯形浮阀塔盘;液体分布器:新型全连通槽式液体分布器;液体再分布器:新型全连通槽式液体分布器;汽体分布管等。
洗涤塔是在洗涤器T15506内进行的, 器内安装一段高效填料, 塔总高约13.5m, 塔径上下分别为0.6米/0.8米, 主要由如下部件构成:塔外壳;填料层:高4.8米TJH3型高效填料;液体分布器:新型全连通槽盘式液体分布器;汽体分布管;尾气入口等。
二、五塔系统的节能措施
此系统有一个重要的节能特点:首先利用加压塔塔顶甲醇蒸汽热作为常压塔塔釜再沸器的热源;其次利用加压塔塔釜的甲醇液来预热加压塔进料;然后利用加压塔、常压塔再沸器的蒸汽冷凝液作为预塔再沸器的热源;最后预塔再沸器的冷凝液作为预塔进料预热器的热源。
精馏过程的核心是回流, 重中之重是降低能耗。加压塔塔顶蒸气可以用作常压塔再沸器的加热蒸气, 可选用较小回流比, 采用高效能换热器以降低传热温差。同时利用电脑精确地控制调节过程, 以減小操作宽度, 使调节过程在最低能耗下开展。甲醇蒸汽在加压塔顶走出后, 是为常压塔提供热能的, 一部分进入回流, 另一部分采出进入中间罐区, 这样可以为常压塔减轻生产负荷。常压塔中, 乙醇和甲醇沸点比较接近, 两者的一些性质又比较相似, 这就使两者很容易形成共沸物, 很难隔离。从而为确保精甲醇的质量, 采用从常压塔中部和下部的杂醇区进行高杂醇浓度溶液的采出, 从而使顶部溶液杂醇含量得到降低, 制备出高品质的精甲醇。
三、五塔系统的减排措施
通过优化设计, 选出最合适的进料及采出位置, 使甲醇产品纯度达到99.9%以上, 杂醇中的甲醇含量得到了最大限度地降低, 一般在0.1%~0.2%之间 (传统浮阀精馏塔杂醇中的甲醇含量为0.5%~1.0%) , 这不仅保证了甲醇的高得率, 而且使杂醇和废水的处理及污染得到了有效控制。
在生产中, 通常需要加入碱来降低精甲醇的酸值。在加压塔操作时, 碱中的CO2溶入加压塔的精醇中, 会使精醇的酸值增高, 这就会形成越加碱酸值越高的现象。通过反复实验及优选, 得到了最佳加碱量, 将pH值调整到7左右, 不仅可以节省碱的用量, 还可以使产品质量得到提高, 从而产品优级品率达到100%.精馏塔塔顶温度是决定甲醇产品质量的重要条件, 我们现在一般控制在101℃左右, 常压塔控制在64-67℃。在加压塔和常压塔的塔顶压力稳定的情况下, 如果塔顶温度又上升趋势, 说明塔顶中的重组分含量升高, 就会使KMnO4值超标。这时需要判明是工艺原因还是设备冷凝器泄漏原因。工艺原因多数是由于塔内重组分增加, 则应调节蒸汽量和回流量, 如是回流比小就应该加大蒸汽量, 提高回流比, 经过分析产品数据如不合格, 就要减少或暂停采出, 等待塔顶温度恢复正常后再采出, 以保证精甲醇质量合格。泄露原因多数由于塔外水分从回流被带到塔顶, 则应该及时消除泄漏点。
四、系统现阶段存在的问题和解决办法
1、预塔中的轻组份因回流量太小, 系统内积量较多, 沿着塔板逐渐到达塔釜, 使得一些酸性物资与碱液没有完全反应。这样就会被带到后游的设备, 使得精甲醇的酸度及KMnO4时间都无法达到优级品级。所以就应该加大蒸汽用量和回流量, 使加压塔采出的精甲醇酸度降到9PPm以下, KMnO4时间>50分钟。
2、从主观因素来讲, 常压塔与加压塔相比, 具有塔径大, 塔体高的特点;从汽液相平衡, 物料平衡和热量平衡来讲, 处理的负荷相比较, 加压塔大才是合理的。因此, 我们便增大了加压塔的回流量, 以提高加压塔的产品质量, 使精甲醇的含水量在0.001~0.009%之间, 另外常压塔再沸器为管壳虹吸式换热器, 之后我们又围绕常压塔再沸器进行改善。气相精甲醇走换热器壳程, 醇水走管程。再沸器壳程的出口管设计含有400mm的液封, 这使得其出口阻力较大及壳程液位较高, 造成了有效换热面积的下降。基于此, 我们在大修期间进行了此管线的改造, 对液封进行了清除, 使得产品的品质得到了明显的提升。
3、在此同时, 我们还察觉常压塔液位计上的法兰取样点偏低。因此, 我们将常压塔液位由50%~60%提升至60%~80%.通过以上的改造与调整, 使我们的操作得到了很好的改善常压塔釜温度提到了93℃以上, 最高到95℃。使得能够稳定地控制常压塔底所排废水, 且排放指标均低于甲醇含量≤0.1%的原设计指标, 也能使得常压塔顶的压力稳定维持在3~8Kpa.经过以上调整及改造, 废水带走的甲醇减少, 一年就可以节约两百多万, 再算上高品质甲醇带来的差价, 一年预计可增加几百万收入。另外, 还可以减轻对环境的污染以及对职工身体健康的危害, 带来的环保效益也是巨大的。
参考文献
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甲醇技师论文最新整理范文8篇之第二篇:甲醇柴油机应用于船舶动力装置的前景展望
摘要:我们介绍了甲醇柴油机的技术特点及其现存的技术问题,并重点对其应用于船舶动力装置的前景进行了展望研究。甲醇燃料是目前最具潜力的内燃机代用燃料之一,与之相匹配的甲醇柴油机尽管目前无法取代传统柴油机的统治性地位,但从其排放性、燃料来源的广泛性、整机改装成本与运行经济性等方面进行综合考虑,仍可谓是一类充满潜力的动力装置,其在船舶动力装置领域必定也会有着较好的前景。
关键词:船舶; 甲醇; 柴油机; 内燃机; 替代燃料; 排放; 前景展望;
Abstract:
This paper introduces the technical characteristics of methanol diesel engine and its existing technical problems, and focuses on its prospects for the application of marine power plant. Methanol fuel is one of the most promising alternative fuels for internal combustion engines. The matching methanol diesel engine can't replace the dominant position of traditional diesel engines, but its emission, fuel source, machine conversion cost and operation. Considering economics and other aspects, it can still be described as a kind of power device with potential, and it will certainly have a good prospect in the field of marine power plants.
Keyword:
ship; methanol; diesel engine; internal combustion engine; alternative fuel; emission; prospect;
0前言
柴油机是一类常见的热力发动机,其可将燃料的化学能高效地转换为机械功,同时有着机动性好、功率范围宽广、操作简易等一系列优势,使其在国民经济建设与国防军事武备领域起到了重要作用[1,2,3].近年来随着石油资源的日益枯竭,国内外对内燃机替代燃料的关注程度日益提升。
1 甲醇替代燃料
替代燃料必须具备两个特点:一是资源广泛,燃料的资源要充足并可在广泛的领域内使用,且不会对子孙后代产生巨大的或者不可弥补的危害。二是具有低的含碳量或者不含碳[4],有利于保护环境。
甲醇燃料含有氧元素,其碳氢比为1/4,能够自供氧完全燃烧,使得CO和HC排放减少。目前研究表明,醇类燃料可谓是内燃机最有前景的液体替代燃料之一。
2 甲醇燃料在内燃机领域的应用
2.1 甲醇发动机
设计甲醇发动机的主要任务是利用柴油机或者是天然气发动机的本体结构,设计出甲醇燃油的存储、过滤、供油、喷油、燃烧、电控、回醇等相关部件及设备。其设计主要需考虑到整机的动力性、加速性、NVH性能、冷起动,特别重要的是可靠性与耐久性问题。
几乎所有的现在正在生产的点燃式甲醇发动机都是或者使用节气门体或者使用进气口燃油喷射,将燃油首先喷射到进口系统进行燃气混合,然后将混合的燃油-气体混合物输送到气缸里进行燃烧。燃油的喷射、喷射脉冲、流速/流量、蒸发与雾化的控制,甲醇的喷油、雾化与燃烧特性,以及实现这些甲醇喷油的硬件设计,如油嘴设计等,都是甲醇发动机达到要求的性能与排放的重要因素。
由于汽油机的压缩比较小,热效率较差,不能充分发挥甲醇辛烷值高的优点。因此,在柴油机上燃用甲醇的研究一直是替代燃料的研究热点之一[5,6].
2.2 甲醇柴油机
如上文所述,目前鲜有从零开始重新设计的全新甲醇柴油机,而是在已有柴油机的基础上进行改装而成的。传统柴油机如要燃用甲醇,通常所需的改装过程包括[7]:
a.需采用更高的压缩比,并对气缸盖部件进行必要的改型设计。
b.需调整进排气系统。
c.需调整点火系统,并增加相应的热火花塞,以便帮助甲醇燃油进行火花点火。
d.需增加一个催化转换器来控制HC与甲醛等物质的排放。
甲醇不含硫、苯等物质,考虑其清洁特性可以去掉传统柴油机为减少此类相关污染排放物所必需的后处理设备,如颗粒捕捉器等。以此即可削减甲醇柴油机及相关设备的制造成本,同时也是甲醇柴油机进行轻量化的重要途径之一。就目前而言,甲醇燃料在柴油机领域的应用,依据燃烧方式的不同主要可分为双燃料掺混燃烧与纯甲醇燃烧两类形式[8,9].
对于甲醇柴油机而言,甲醇喷油正时是影响其排放与性能优化的重要参数。对于二冲程的柴油机而言,甲醇喷油的正时提前目前已证明可减少HC污染物的排放,以及进一步减少已经较低的颗粒排放水平。尽管甲醇的燃烧在较宽的喷油正时范围内是较为稳定的,喷油正时的提前的确可以在整个转速与符合的运行范围内减少HC的排放。甲醇柴油机在部分负荷工况下运行时,喷油正时的提前则更具优势,可使甲醇有更为充裕的时间克服较长的点火滞燃期,以便使其完全燃烧的时间与燃烧循环的高温阶段实现部分重合。
甲醇喷嘴目前是甲醇柴油机开发过程中最为关键的部件之一,根据不同的使用条件,其喷油孔可能会非常容易被堵塞卡死或产生裂纹。根据底特律柴油机厂的试验,在柴油机以全负荷工况运转并且使用传统润滑油的前提下,在运行30 h后,即有20%~30%的甲醇喷油孔被堵塞。在甲醇喷油嘴内,润滑油与甲醇会进行部分混合,甲醇会提取一部分润滑油中的大分子物质,由此产生一定量的沉淀物,而导致堵塞的另外一部分物质即为润滑油分散剂中嵌入的金属屑。因此目前防止甲醇柴油机喷油孔堵塞的措施之一即为开发使用特殊配方、特殊添加剂的"无灰"式润滑油。
3 甲醇柴油机当前面临的技术问题及未来重点研究方向
甲醇柴油机当前主要面临的技术问题及未来重点研究方向,主要有以下几方面:
a.如何将甲醇与柴油很好地相溶一直是影响甲醇柴油掺烧的问题。就目前的技术而言,由于甲醇柴油掺烧比燃烧纯甲醇更有实际应用价值,因此助溶剂技术显得尤为重要[1].
b.目前对甲醇燃料在涡流室柴油机中应用仍需进行进一步研究。随着数学、计算机技术的提高,出现了许多新的研究理论和研究方法,这些新理论、新方法将对涡流室柴油机的发展起到至关重要的作用。比如,涡流室柴油机的工作过程、气流运动、燃料混合以及燃烧机理等。
c.甲醇在柴油机上燃烧的非常规排放问题方面同样需要进行深入研究,排气中含有未燃醇、甲醛和甲酸等非常规排放物,特别是甲醛的排放量可达到常规发动机的5倍左右,这些物质对人类和环境构成了一定威胁,易于带来二次污染。而目前对于非常规排放的机理、规律的研究依然较少[1].
d.甲醇燃烧在加速工况下对柴油机性能影响的相关研究同样较少。比如,加速工况下的动力性、排放特性与发动机燃料的关系有待研究。
e.甲醇柴油机喷油特性也是一大重要技术领域。燃用甲醇柴油机的喷油特性对发动机性能有重要的影响。喷油压力、喷油时刻、喷油量对发动机的动力性、经济性、排放性的影响规律有待研究。
f.甲醇腐蚀的问题目前尚未得以解决。甲醇的含碳量较低,对金属有较强的腐蚀性,对塑料和橡胶有溶胀作用,由此会给气门和气门座、火花塞电极、塑料橡胶件、喷油泵零件和高压油管等部件带来不利影响[1,2].甲醇与燃油系统部件的兼容性问题随着甲醇含量而增加,甲醇燃油已经被证明会引起燃油系统中软的部件缩小、硬化、膨胀,或软化。因此选择正确的材料,实现稳健的设计并确保整机性能,对甲醇柴油机的研发过程而言是较为重要的一环。
4 船用甲醇柴油机的应用前景展望
4.1 船用甲醇柴油机
与汽油及柴油一样,甲醇燃料在常态下是处于液相的燃料,其可从煤中进行提炼,目前,煤是我国甲醇的主要原料之一,不仅如此,甲醇也可以从天然气中提炼,还可以从二氧化碳与氢气中提炼,由此成为一类重要的可再生能源。因为我国自然资源的结构现状是煤的储量仍占有主导地位。因此甲醇有望成为国内液相替代燃料的中坚力量[1,2,3].
在船舶运输领域,对内燃机排放的法规限值要求可谓日益严苛。目前国际海事组织(IMO)以及诸多国际的环境保护部门已发布了大量减少温室效应气体排放及降低海面大气污染的法规[1,2,3,4].
甲醇燃料不含硫,因而可满足国际海事组织对硫排放的限值。同时,甲醇燃料也只含有极少的颗粒,因此也满足国际海事组织对颗粒的排放要求。甲醇的氮氧化物排放量也少于传统船用柴油,因此甲醇的确为一类清洁的燃油,并于近年来获得了世界范围内航运界的关注。
船用甲醇柴油机更倾向于采用上文所提到的双燃料系统,只需对原有的柴油机进行小幅改进即可,技术相对成熟,成本也较为低廉。在双燃料喷射系统中,甲醇燃油可通过高压油泵送至蓄积器中,通过供油系统送至甲醇喷油嘴,甲醇喷油嘴由来自控制阀的控制油所控制。而柴油、甲醇的喷油量都是由甲醇柴油机的燃油管理系统来控制。通常在甲醇喷油器中,会使用密封油系统。甲醇是与水融合的,当甲醇暴露在空气中时就会吸收空气中的水,而含有水的甲醇腐蚀性更大,所以对甲醇喷油系统进行密封是必不可少的。
船用双燃料柴油-甲醇发动机借鉴了成熟的柴油机技术,只需要对柴油机进行很小的改进。此类燃烧方式对柴油机的整机效率、功率输出及响应性都不会造成负面影响。柴油机排放的NOx、SOx与颗粒都比传统柴油机更低,非常适合船舶在排放控制区或港口停泊时使用。从总体经济性来看,如果甲醇-柴油双燃料发动机能够在船舶运输全程中使用,则经济性更为显著,可以为航运节省更多的运输费用。
4.2 世界领域内船用甲醇柴油机的研究现状
目前欧洲的许多国家都开始了甲醇燃料用于船用发动机的研究,芬兰的VVT研究中心近年来一直在进行甲醇柴油机的研究。
世界上第一艘甲醇动力船为Stena Line公司旗下的渡轮"Stena Germanica",该船舶于2024年完成了长达6周的改装后得以成功下水,已投入德国基尔港和瑞典哥德堡港之间的运输路线。该船240米,能够搭载1 500名乘客。采用双燃料发动机,该双燃料发动机采用甲醇作为船舶主要燃料,同时也可使用船用轻柴油作为备用燃料[1,2,3,4,5].
该船的改装是产学研与供应商联合的经典范例,在船舶新能源动力装置的历史上也是伟大的里程碑,为甲醇燃料正式成为船舶的新燃料油的历史拉开了帷幕。
值得一提的是,甲醇发动机改装的成本与其他替代燃料相比是最低的。例如,甲醇燃油在船上的罐与岸上的加注设备的成本大大低于采用LNG燃料的成本,其清洁性、低闪点性质同样也可满足船舶动力装置未来发展的需求。
4.3 国内甲醇燃料工业体系及船用甲醇柴油机的应用前景展望
从第一台柴油机发明伊始,经过多年的研发及技术改进,柴油机无论是在效率上、动力性上、可靠性上还是排放等方面都已近臻完善,并在全球范围内构成巨大的工业产业链,形组成了巨大的市场,驱动着全球的经济,其在动力装置领域的统治性地位无以撼动。因此在现阶段以及很长的可以预见的未来,甲醇柴油机依然无法完全替代传统柴油机。
如上文所述,现有的甲醇柴油机并非按照甲醇燃料的燃烧特性而完全重新设计的新机型,而是在现有柴油机的基础上经过燃油与燃油系统的替换而改造成的。因此可充分利用及发挥成熟柴油机在技术、生产线、零部件、相关系统、供应链、经销商及维护修理等方面的优势。
尽管目前国内甲醇燃料的供应量依然不高,但对该燃料及相关动力装置的推广可有力推进相关工业体系及销售渠道的发展,甲醇燃料的经济性是甲醇船舶市场发展的重要基础依据。因此对甲醇燃料而言,其所面临的挑战不仅是增加甲醇的生产量及销售量,同样也需更为高效快捷地生产甲醇燃料,并降低其实际生产成本。
从国家政策层面出发,国民经济的发展对单一类型燃油资源不可过度依赖,一旦其供应出现问题,即会导致工业经济发展的中断,导致大规模的经济损失。我国的现有国情为世界领先的能源消耗大国,因此更需采用能源多元化的有效策略。在当前的大环境下,需依据我国能源分布及地理环境等相关特点以便制定相关政策。
考虑到我国现有煤及石油资源的储备情况,甲醇此类替代燃料必然会成为中国能源多元化的一项重要组成部分,尤其是在煤资源较为丰富而石油资源相对贫瘠的地区。甲醇燃料为我国的能源工业提供了一大有效发展机遇,可在一定程度上减少对石油资源的依赖,同时也对环保大有裨益。同时与之相对的甲醇柴油机等设备都会在该多元化的时代有着更为宽广的发展空间。
5 结论
综上所述,甲醇燃料是目前最具潜力的内燃机代用燃料之一,目前其在国内的工业发展体系可谓方兴未艾,势头正盛。就目前而言,与之相匹配的甲醇柴油机在使用甲醇燃料后的整机动力性能、经济性能和排放性能会发生怎样的变化,是否存在非常规排放物的产生,将是未来重点研究的内容之一。
甲醇柴油机尽管目前无法取代传统柴油机的统治性地位,但从其排放性、燃料来源的广泛性、整机改装成本与运行经济性等方面来综合考虑,可谓是一类充满潜力的动力装置,其在船舶动力装置领域必定也会有着较好的前景。
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