田玉蘭，霍冠禹，張景玲，趙立權(quán)，楊小紅

(甘肅省知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)中心，甘肅　蘭州　730010)

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中國低階煤分質(zhì)利用技術(shù)專利分析*

田玉蘭，霍冠禹，張景玲，趙立權(quán)，楊小紅

(甘肅省知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)中心，甘肅蘭州730010)

在中國專利文獻數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對低階煤分質(zhì)利用技術(shù)進行了分析，以期從專利技術(shù)成果這一客觀角度評價我國低階煤分質(zhì)利用產(chǎn)業(yè)的技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，得出了我國低階煤分質(zhì)利用技術(shù)的技術(shù)集聚度較高，目前正處于發(fā)展機遇期，應(yīng)針對目前一些專利申請較少的關(guān)鍵技術(shù)進行聯(lián)合攻關(guān)開發(fā)等結(jié)論，以期輔助指導(dǎo)我國低階煤分質(zhì)利用的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向，并為低階煤分質(zhì)利用企業(yè)制定戰(zhàn)略決策提供支持。

低階煤；分質(zhì)利用；專利分析

低階煤分質(zhì)利用，是根據(jù)煤炭自身的組成及性質(zhì)，首先采用中低溫熱解技術(shù)將其轉(zhuǎn)化為氣體(煤氣)、液體(煤焦油)和固體(蘭炭)，再根據(jù)各類熱解產(chǎn)物的物化性質(zhì)進行區(qū)別利用，梯級延伸加工，生產(chǎn)大宗化工原料和各類精細化學品，最終實現(xiàn)對低階煤轉(zhuǎn)化利用全過程的“分質(zhì)轉(zhuǎn)化、梯級利用”[1]。由于低階煤的結(jié)構(gòu)和特點非常復(fù)雜，而且不同地域的低階煤表現(xiàn)出的特性差異也是千差萬別，這給低階煤的分質(zhì)利用帶來了巨大的挑戰(zhàn)。目前，我國低階煤分質(zhì)利用技術(shù)中存在的熱解產(chǎn)率低、成本高、環(huán)境污染嚴重等問題尚未得到很好的解決，國內(nèi)的高校、科研院所、大型企業(yè)集團和工程公司一直致力于推進低階煤分質(zhì)利用技術(shù)的工業(yè)化進程[2]。

專利文獻集技術(shù)信息、法律信息和經(jīng)濟信息為一體，據(jù)世界知識產(chǎn)權(quán)組織的統(tǒng)計信息：全世界最新的技術(shù)信息，有90%以上首先是通過專利文獻反映出來的，有效利用專利文獻，能夠在科研中節(jié)約40%的研究經(jīng)費并縮短60%的研發(fā)時間[3]。通過對專利進行統(tǒng)計分析，指出其分布狀態(tài)及發(fā)展趨勢，可以更好的把握行業(yè)發(fā)展方向，對科學技術(shù)的發(fā)展和實踐應(yīng)用具有重要意義。為此，本文以中國低階煤分質(zhì)利用專利文獻為分析樣本，從專利申請數(shù)量、專利地區(qū)分布、申請發(fā)明人狀況、專利技術(shù)內(nèi)容分布等方面來剖析我國低階煤分質(zhì)利用技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，以求為相關(guān)企業(yè)、科研單位從事低階煤分質(zhì)利用的生產(chǎn)經(jīng)營與技術(shù)研發(fā)提供借鑒和參考。

1　專利技術(shù)邊界及數(shù)據(jù)來源

1.1專利技術(shù)邊界

低階煤分質(zhì)利用技術(shù)以煤的干餾熱解為起點，其基本流程是一個梯級利用過程：先將煤炭進行熱解處理，產(chǎn)出煤焦油、蘭炭(塊焦、粉焦)和焦爐煤氣等初級產(chǎn)品，完成對原料煤炭的分質(zhì)；從焦爐煤氣中提取氫氣，用于精餾出酚等高附加值產(chǎn)品，煤焦油加氫，產(chǎn)出石腦油、柴油、液化氣等產(chǎn)品；將提氫后焦爐煤氣中的甲烷成分分離出來，用于生產(chǎn)壓縮天然氣或液化天然氣，焦爐煤氣中剩余的一氧化碳用于生產(chǎn)甲醇或其他化工產(chǎn)品，或作為工業(yè)燃料。對蘭炭根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量和粒度大小進行分質(zhì)利用，塊狀蘭炭用于生產(chǎn)電石、鐵合金，粉狀蘭炭進行煤氣化后生產(chǎn)化工品[4]。由此可見，低階煤分質(zhì)利用技術(shù)涉及的范圍非常廣泛，但其關(guān)鍵技術(shù)主要集中在低階煤中低溫干餾、煤焦油加氫、煤焦油提酚、焦爐煤氣制氫和焦爐煤氣提取甲烷制天然氣幾個方面[5-6]。為把握技術(shù)重點，本文在文獻調(diào)研和專家訪談的基礎(chǔ)上，針對低階煤分質(zhì)利用技術(shù)的幾塊內(nèi)容進行研究，見圖1。

圖1　低階煤分質(zhì)利用專利技術(shù)邊界

1.2數(shù)據(jù)來源

本文以國家知識產(chǎn)權(quán)局網(wǎng)站上公開的中國專利數(shù)據(jù)庫為檢索數(shù)據(jù)源，采用關(guān)鍵詞和IPC(國際專利分類號)相結(jié)合的檢索方法，其中檢索采用的關(guān)鍵詞：煤、熱解、干餾、蒸餾、分質(zhì)、提質(zhì)、煤焦油、蘭炭、塊焦、粉焦、半焦、煤焦油、煤膏、煤餾油、氫、酚、焦爐煤氣、焦爐氣、甲烷、天然氣等；檢索采用的專利分類號：C10B、C10L、C10G、C10J、B01J、C07C等。檢索時間是2016年2月9日，檢索時間段設(shè)為1985-2015年，共檢索出我國涉及低階煤分質(zhì)利用的專利共1202條，其中發(fā)明申請865條，實用新型337條。

2　專利分析

以檢索到的我國涉及低階煤分質(zhì)利用的專利數(shù)據(jù)為分析對象，通過數(shù)據(jù)整理和篩選，分別從專利申請趨勢、專利地域分布、申請人狀況、專利技術(shù)內(nèi)容分布等幾個方面進行分析和討論。

2.1專利申請趨勢分析

圖2　中國專利申請數(shù)量的時間分布

將檢索到的1202條專利按照申請年份進行排列，得到圖2的我國低階煤分質(zhì)利用技術(shù)歷年專利申請數(shù)量分布圖，從圖2中可以看出，我國低階煤分質(zhì)利用技術(shù)專利申請始于1989年，但在2006年以前，歷年的專利申請數(shù)量都比較少，年均申請量低于10件，這從側(cè)面反映出我國低階煤分質(zhì)利用技術(shù)當時處于緩慢發(fā)展期。2006年7月7日，國家發(fā)改委發(fā)布《關(guān)于加強煤化工項目建設(shè)管理，促進產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的通知》，表示將啟動一批大型煤化工工程的投資建設(shè)；2008年6月，國務(wù)院發(fā)布《國家知識產(chǎn)權(quán)戰(zhàn)略綱要》，明確到2020年把我國建設(shè)成為知識產(chǎn)權(quán)創(chuàng)造、運用、保護和管理水平較高的國家，此后幾年，我國低階煤分質(zhì)利用技術(shù)進入快速發(fā)展期，自2007年開始，歷年專利申請數(shù)量均呈直線增長的發(fā)展態(tài)勢。

需要說明的是，2012-2014年，受國家宏觀經(jīng)濟形勢的影響，我國低階煤分質(zhì)利用技術(shù)的歷年專利申請數(shù)量略微有所下滑，但國家對低階煤分質(zhì)利用技術(shù)仍然持支持態(tài)度，2015年1月12日，國家能源局、環(huán)保部、工信部聯(lián)合下發(fā)了《關(guān)于促進煤炭安全綠色開發(fā)和清潔高效利用的意見》，要求鼓勵低階煤提質(zhì)技術(shù)研發(fā)和示范，推廣低階煤產(chǎn)地分級提質(zhì)，提高煤炭利用附加值[7]。不久國家能源局又印發(fā)了《煤炭清潔高效利用行動計劃(2015-2020)》，開展煤炭分質(zhì)分級利用是其明確的七項重點任務(wù)之一[8]。筆者相信，受國家宏觀政策影響，我國低階煤分質(zhì)利用產(chǎn)業(yè)今后幾年仍將保持快速發(fā)展，低階煤分質(zhì)利用技術(shù)的專利申請數(shù)量也將會上升到一個新的臺階。

2.2專利地域分布

圖3　中國專利申請量按專利申請人國別分布

圖3為中國低階煤分質(zhì)利用技術(shù)專利申請人按國別分布圖，從圖3中可以看出，向我國國家知識產(chǎn)權(quán)局申請低階煤分質(zhì)利用相關(guān)技術(shù)的外國專利申請人主要來自日本、美國和澳大利亞三個國家，但這三個國家來華的專利申請總量還比較少，僅檢索到13件。中國國內(nèi)的專利申請人的申請總量達到1189件，占中國專利申請總量的98.9%。這說明我國國內(nèi)企業(yè)在低階煤分質(zhì)利用技術(shù)領(lǐng)域的本地化優(yōu)勢明顯，國外發(fā)達國家尚未就低階煤分質(zhì)利用技術(shù)在我國進行專利布局。

圖4是中國低階煤分質(zhì)利用技術(shù)主要省市專利申請數(shù)量分布圖，表1為中國低階煤分質(zhì)利用技術(shù)主要省市專利發(fā)明人及申請人類型分布表，可以看出，我國低階煤分質(zhì)利用技術(shù)專利申請量位居前三的省市分別為北京、山西和陜西，這三個地區(qū)的專利申請量占國內(nèi)申請總量的一半以上，達到53.16%，并且這三個地區(qū)也是低階煤分質(zhì)利用專利發(fā)明人比較集中的區(qū)域，是我國低階煤分質(zhì)利用技術(shù)的技術(shù)集聚區(qū)。同時，北京、山西兩地的專利申請人以企業(yè)居多，說明這兩地的低階煤分質(zhì)利用技術(shù)產(chǎn)業(yè)化能力相對較強。從表1中還可以看出，陜西、河南、上海和遼寧的專利申請人中科研院所及個人的專利申請數(shù)量比重都大于企業(yè)。

圖4　中國專利申請數(shù)量按地區(qū)分布

地區(qū)發(fā)明人數(shù)量企業(yè)專利申請數(shù)量比重/%科研院所及個人專利申請數(shù)量比重/%北京49564.7535.25山西21379.3720.63陜西30546.0353.97河南8146.2753.73上海13750.8849.12遼寧17243.4056.60

2.3申請人構(gòu)成及特征分析

圖5是我國低階煤分質(zhì)利用技術(shù)專利申請量按申請人類型分布圖。表2展示了專利申請人中申請量排名前十二位的機構(gòu)狀況?？梢钥闯?，我國低階煤分質(zhì)利用技術(shù)專利申請人中企業(yè)的專利申請數(shù)量最多，為720件，占申請總量的59.9%，這說明企業(yè)在我國低階煤分質(zhì)利用技術(shù)的創(chuàng)新和研發(fā)中起著重要的作用；從申請人的專利數(shù)量上看，山西鑫立能源科技有限公司、中國石油化工股份有限公司、中石化撫順石油化工研究院等單位的專利申請數(shù)量最多，其中山西鑫立能源科技有限公司在低階煤分質(zhì)利用技術(shù)領(lǐng)域共申請專利100件，位居全國專利申請量第一位，并且該企業(yè)也是專利授權(quán)率最高的企業(yè)；此外， 太原理工大學、陜西煤業(yè)化工技術(shù)研究院有限責任公司等單位的專利授權(quán)率也比較高，分別達到86.96%和80.00%。

圖5　中國專利申請量按申請人類型分布(單位：件)

專利申請人專利數(shù)量/件發(fā)明申請/件總授權(quán)量/件授權(quán)率/%山西鑫立能源科技有限公司100608787.00中國石油化工股份有限公司45443066.67中石化撫順石油化工研究院30292273.33北京神霧環(huán)境能源科技集團股份有限公司30191756.67長安大學30122273.33何巨堂2727725.93太原理工大學23232086.96陜西煤業(yè)化工技術(shù)研究院有限責任公司20111680.00中國科學院過程工程研究所17161058.82王樹寬16141275.00大連理工大學1513746.67陜西煤業(yè)化工集團神木天元化工有限公司149535.71

2.4技術(shù)內(nèi)容構(gòu)成及重點技術(shù)分布

(1)技術(shù)內(nèi)容構(gòu)成。對檢索到低階煤分質(zhì)利用專利按照技術(shù)領(lǐng)域進行分類統(tǒng)計，得到如圖6所示的低階煤分質(zhì)利用技術(shù)構(gòu)成分布雷達圖，其中，低階煤中低溫干餾專利761件，煤焦油加氫專利258件，煤焦油提酚專利37件，焦爐煤氣制氫專利32件，焦爐煤氣提取甲烷制天然氣專利119件。因此，我國低階煤分質(zhì)利用專利技術(shù)的技術(shù)熱點主要是低階煤中低溫干餾技術(shù)，其次是煤焦油加氫技術(shù)和焦爐煤氣提取甲烷制天然氣技術(shù)。

圖6　中國專利申請量按技術(shù)構(gòu)成分布圖(單位：件)

(2)重點技術(shù)分布。將檢索到的1202件低階煤分質(zhì)利用專利按照主IPC號進行分類統(tǒng)計，取排名前十位的主IPC分類大組(參見表3)，統(tǒng)計得到排名前十位的專利IPC分類大組的專利為890件，占低階煤分質(zhì)利用技術(shù)專利申請總量的74.1%，這說明前十位IPC分類大組所代表的技術(shù)內(nèi)容是我國低階煤分質(zhì)利用技術(shù)領(lǐng)域的重點技術(shù)。結(jié)合圖6可知(基本和表3的排名前十位IPC分類大組代表的技術(shù)方向一致)，目前國內(nèi)低階煤分質(zhì)利用的重點技術(shù)主要集中在“低階煤低溫干餾”、“煤焦油加氫”和“焦爐煤氣制取甲烷等可燃氣體”等方面。此外，低階煤分質(zhì)利用工藝的輔助催化劑(專利IPC號為B01J23/00的專利)作為一項研究內(nèi)容也應(yīng)當引起我們的重點關(guān)注。

表3　排名前十位的主IPC分類號

3　結(jié)　論

(1)目前國外企業(yè)尚未在我國就低階煤分質(zhì)利用技術(shù)進行

專利布局。我國低階煤分質(zhì)利用技術(shù)優(yōu)勢主要集中在北京、山西和陜西三地，此外，河南、上海和遼寧也有一定儲量的專利申請。各地區(qū)之間企業(yè)、個人和科研院所專利申請數(shù)量差異性明顯。北京、山西等產(chǎn)業(yè)化能力比較強的地區(qū)可以借助陜西、上海等地科研機構(gòu)的科研優(yōu)勢，加強彼此之間的信息溝通和合作，實現(xiàn)產(chǎn)、學、研優(yōu)勢互補，從而實現(xiàn)我國低階煤分質(zhì)利用技術(shù)產(chǎn)學研一體化良性發(fā)展。

(2)低階煤分質(zhì)利用的關(guān)鍵技術(shù)主要集中在低階煤中低溫干餾技術(shù)、焦爐煤氣制氫技術(shù)和焦爐煤氣提取甲烷制天然氣技術(shù)等幾個方面[5-6]。但從我國目前的低階煤分質(zhì)利用技術(shù)的專利申請分布來看，我國在“低階煤低溫干餾”、“煤焦油加氫”和“焦爐煤氣制取甲烷等可燃氣體”三個技術(shù)領(lǐng)域的專利申請比較多，而在“煤焦油提酚”和“焦爐煤氣制氫”兩個技術(shù)領(lǐng)域的專利申請較少，各個關(guān)鍵技術(shù)的專利申請占比不匹配，這將不利于我國低階煤分質(zhì)利用技術(shù)的未來健康發(fā)展。因此，提高我國煤焦油提酚技術(shù)和焦爐煤氣制氫技術(shù)的整體創(chuàng)新能力是當前我們要解決的重要課題。

(3)雖然2012年我國低階煤分質(zhì)利用技術(shù)的專利申請總量有所下滑，但未來五年是我國低階煤分質(zhì)利用產(chǎn)業(yè)黃金發(fā)展的五年。根據(jù)國家“十三五”對煤炭能源的規(guī)劃要求，下一個5年，國家的工作重心將著重突出煤炭的清潔高效開發(fā)利用，有針對性地實施煤炭分級分質(zhì)利用，并要求到2020年，低階煤分級提質(zhì)核心關(guān)鍵技術(shù)取得突破，實現(xiàn)百萬噸級示范應(yīng)用[9]?？萍紕?chuàng)新，專利先行。一方面，我國的低階煤分質(zhì)利用相關(guān)企事業(yè)單位一定要緊跟知識產(chǎn)權(quán)時代潮流，不斷培養(yǎng)自身的專利意識，在加大對低階煤分級提質(zhì)核心技術(shù)研發(fā)的同時，注重對科技創(chuàng)新成果的保護，及時將研發(fā)的核心技術(shù)成果申請專利。另一方面，通過對我國低階煤分質(zhì)利用技術(shù)的專利數(shù)據(jù)分析，國家及行業(yè)發(fā)展的決策者在制定相關(guān)政策，鼓勵企業(yè)進行技術(shù)創(chuàng)新時要充分考慮我國企業(yè)、科研單位及個人的技術(shù)現(xiàn)狀特點，充分發(fā)揮排名靠前的優(yōu)勢企業(yè)的帶頭示范作用，通過科學合理的政策措施促進我國低階煤分質(zhì)利用產(chǎn)業(yè)的良性健康發(fā)展。

[1]李旭光.低階煤分質(zhì)利用淺析[J].中國化工貿(mào)易，2015(19):133.

[2]曾凡虎.陳剛.李澤海.黃學群.我國低階煤熱解提質(zhì)技術(shù)進展[J].化肥設(shè)計，2012(02):1-7.

[3]邵波.企業(yè)競爭與反競爭情報中的專利分析研究[J].情報科學，2006,24(2)：235-238.

[4]百度文庫.煤炭分質(zhì)轉(zhuǎn)化[EB/OL].2014-08-27[2016-02-10].http://baike.baidu.com/view/7331117.htm.

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[6]尚建選.低階煤分質(zhì)高效轉(zhuǎn)化多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)開發(fā)與工程實踐[A]. 北京:2012中國國際煤化工發(fā)展論壇[C].2012.

[7]國際煤炭網(wǎng).國家政策始終對煤碳分質(zhì)利用不離不棄[OL]. [2015-04-02].http://coal.in-en.com/html/coal-2246061.shtml.

[8]王麗麗.煤炭分質(zhì)分級利用能否催生新業(yè)態(tài)[N].中國煤炭報，2015-05-22(02).

[9]胡珺.國家將不再新增煤制氣項目[N].中國能源報，2014-12-15,第01版.

Analysis of China Patents on Comprehensive Utilization of Low-rank Coal Resources by Categories and Qualities*

TIAN Yu-lan, HUO Guan-yu， ZHANG Jing-ling， ZHAO Li-quan， YANG Xiao-hong

(IP Affairs Center in Gansu Province, Gansu Lanzhou 730010, China)

Based on state intellectual property office of China (SIPO) patent databases, this article comprehensive research on quality-based utilization of low-rank coal from the patent level was conducted in order to get its development and trends in China. It was concluded that the technology agglomeration degree about quality-based utilization of low-rank coal in China which was in the development opportunity was obvious and it should have a joint research on the key technology of quality-based utilization of low-rank coal which its patent application quantity was little. It should also be used to guide the development direction of quality-based utilization of low-rank coal industry and offer the decision basis for development strategy of quality-based utilization of low-rank coal for enterprises.

low-rank coal; quality-based utilization; patent analysis

甘肅省科技計劃(知識產(chǎn)權(quán)計劃)項目(No: 1507PIPA006)。

田玉蘭(1966-)，女，副研究員，主要從事知識產(chǎn)權(quán)管理與咨詢工作。

霍冠禹。

TD-05,G306

A

1001-9677(2016)016-0023-04