选择性催化还原催化剂专利技术现状分析

李款 张磊 （国家知识产权局专利局专利审查协作北京中心材料工程发明审查部，北京 100190）

我国氮氧化物（NOx）排放量占世界总排放量的10%，2015年我国燃煤电厂NOx排放量预测将达1310万吨[1]，因此加强对固定源的烟气尤其是燃煤电厂烟气脱硝的净化、纯化处理对控制我国NOx排放总量至关重要。

在NOx排放控制技术中，选择性催化还原（SCR）法已广泛用于燃煤电厂等固定源NOx的消除。SCR技术是指在催化剂存在下，向烟气中喷入还原剂（如氨气、尿素、烃类等），使催化剂不与氧气发生非选择性氧化，而是选择性地与NOx反应生成N2，从而实现降低NOx还原温度、提高NOx净化效率的目的。SCR催化剂体系是SCR技术的关键，目前工业上普遍采用的固定源选择性催化剂为V2O5-WO3(MoO3)/TiO2，其在中温段（350-400℃）具有优异的氮氧化物净化效率和抗硫中毒的性能[2]。与发达国家相比，我国固定源烟气脱硝的研究起步相对较晚，在使用钒基SCR催化剂体系进行固定源烟气脱硝时往往也存在着知识产权壁垒。因此，如何开发具有高效、稳定、抗硫中毒且具有自主知识产权的SCR催化剂成为我国烟气脱硝领域的研究热点。本文通过分析SCR催化剂领域中国专利申请状况来总结SCR催化剂领域的技术发展状况，以期对SCR催化剂领域的科研人员及知识产权工作者提供相关的参考和启示。

1 SCR催化剂中国专利申请分析

在专利数据库中，对催化剂的组成、制备方法进行了检索，主要考虑SCR催化剂与NOx消除效率之间的关系，筛选得到向我国1985-2013年提出的专利申请478件，并以此作为下述分析的数据样本。

1.1 专利申请年代分布

图1为1985-2014年SCR催化剂领域中国专利申请量分布图，其中分别列出了国内申请、国外申请以及总申请量随申请年代的变化图。从图1可以看出，2014年的申请量较2013年下降较多，考虑到专利周期的原因，2014年申请的部分专利在目前还未公开，因此本文采用1985-2013年筛选得出的专利申请作为分析基础。图1显示出国内外申请人在2005年前的申请量都很小，在2006年之后开始呈持续增长态势，尤其是在2008年后，专利申请量大幅增加，且国内申请人的申请量增幅远高于外国申请人的申请量。2009-2013年，国内申请人的申请量已经稳定占据总申请量的70%以上；上述专利申请量的变化和国家对环境保护的重视程度以及出台的相关政策密不可分。2005年前，国家对火电厂硫氧化物、氮氧化物并没有明确的排放规定，随着全社会环保意识的不断增强，在2008年，国家拟对火电厂的NOx污染排放出台相关标准，国内外企业和科研单位陆续加大了对SCR催化剂的研发力度；在国家出台的“十二五”发展规划纲要中，NOx减排也已经纳入污染物减排考核指标，这与2019-2013年SCR催化剂领域的申请量的增长态势保持一致。今后，出于严格落实环境保护目标责任制，强化总量控制，为了进一步降低生产成本和提高催化剂的脱硝效率的目的，预计2014-2016年我国SCR催化剂领域的申请量仍会保持较高的增长态势，具有我国自主知识产权SCR催化剂生产技术体系正在逐渐形成。

1.2 专利申请的国别分布

图2为1985-2013年SCR催化剂领域的中国专利申请的申请人国别分布图，从图2中可以看出，国内申请人的专利申请量明显高于国外申请人的申请量，而国外申请人主要集中在美国、德国、韩国、日本、英国、丹麦、奥地利和法国等主要发达国家，这表明国内企业和科研单位对SCR催化剂的研发投入远高于国外企业；

表1为1985-2013年有关SCR催化剂领域向我国提出专利申请的主要申请人排序。从表1可以看出，SCR催化剂领域主要的申请人是巴斯夫公司和中国科学院生态环境研究中心，均有20件以上申请；在前13位的申请人中，有9位是国内申请人，可见国内企业和科研单位在SCR催化剂领域的研发投入很大。

此外，由图3中可以看出，该领域中国专利申请的申请人中企业、高校和科研单位和个人申请量中，大致呈现企业、高校和科研单位均分“天下”的局面；此外，该领域申请人的数量很多、分散性较高，没有出现一家或几家突出的、具有绝对研发优势的企业或科研单位；企业申请人主要集中于发电、汽车、能源等与NOx排放控制密切相关的行业，例如：国电科学技术研究院、通用汽车环球科技运作有限责任公司、浙江天蓝环保技术股份有限公司等。（见表1）

2 对我国SCR催化剂领域专利技术发展的建议

当今，环境保护已成为全社会共同关心的话题，SCR催化剂的研究和开发也越来越受到国家和各相关企业的重视，虽然相对西方发达国家，我国SCR催化剂领域的研发起步较晚，但在国家环保政策的不断推动下，在短短的几年的时间内，我国SCR催化剂研究已初具规模，但开发一种具有低成本、高催化效率、较强抗中毒能力的非钒基催化剂体系仍有大量的工作要做，基于以上对我国SCR催化剂领域专利的统计分析，对我国SCR催化剂领域的研发提出如下两点建议：

表1 SCR催化剂领域中国专利申请主要申请人

2.1 加强专利保护意识，打造自主专利品牌

选择性还原催化还原技术是由美国Eegalhard公司进行开发的，在1959年申请了专利，由日本率先在20世纪70年代实现工业化，可见，SCR领域无论是技术研发还是专利申请国外都走在了最前端，而在1985-2006年中，国内科研单位虽然对SCR催化剂有所研究，但在该领域专利申请总量为13件，并不能形成可与国外专利抗衡的专利体系，同时也凸显了我国在该领域的研发实力相对较弱。近几年来，该领域国内申请量大幅增加，国内企业和科研单位对专利保护的重视程度普遍得到提升，但想打破国外专利壁垒，占据国内甚至国外脱硝产业市场，仍需相关企业人员进一步加强对专利保护的意识，从技术开发、专利申请以及专利授权后保护等多方面形成立体式的专利技术发展体系，构建具有自主知识产权的专利品牌。

2.2 强化政策引导，构建核心技术团队

环境保护的成果越来越体现着一个国家的经济发展水平和社会和谐，国家“十二五”发展规划纲要中对污染物排放的要求加速了电厂SCR脱硝催化剂的研发进程，使我国NOx排放控制在段时期内跃升到了一个较高的水平，这充分显示了国家政策引导的重要性。从前面的分析结果可以看出，我国对SCR催化剂的研发工作比较分散，没有形成具有较强科研实力的几个大型研发团队，而开发新型高效、可工业应用的SCR催化材料并不是短期内可以实现的，需要大量的科研投入，因此，如能由国家出台政策引导各科研单位将优势技术进行整合构建技术开发的核心团队并作精细化分工，这将会短期内大幅度提升我国SCR催化剂领域的研发水平，使科研成果快速转化为生产力。

[1]中华人民共和国环境保护部科技司，《火电厂大气污染物排放标准》.

[2]Busca G,Lietti L,Ramis G,Berti F.Applied Catalysis B,1998,18,1.