中国低阶煤分质利用技术专利分析*

田玉兰，霍冠禹，张景玲，赵立权，杨小红

(甘肃省知识产权事务中心，甘肃　兰州　730010)



中国低阶煤分质利用技术专利分析*

田玉兰，霍冠禹，张景玲，赵立权，杨小红

(甘肃省知识产权事务中心，甘肃兰州730010)

在中国专利文献数据的基础上，对低阶煤分质利用技术进行了分析，以期从专利技术成果这一客观角度评价我国低阶煤分质利用产业的技术发展现状，得出了我国低阶煤分质利用技术的技术集聚度较高，目前正处于发展机遇期，应针对目前一些专利申请较少的关键技术进行联合攻关开发等结论，以期辅助指导我国低阶煤分质利用的研发和产业发展方向，并为低阶煤分质利用企业制定战略决策提供支持。

低阶煤；分质利用；专利分析

低阶煤分质利用，是根据煤炭自身的组成及性质，首先采用中低温热解技术将其转化为气体(煤气)、液体(煤焦油)和固体(兰炭)，再根据各类热解产物的物化性质进行区别利用，梯级延伸加工，生产大宗化工原料和各类精细化学品，最终实现对低阶煤转化利用全过程的“分质转化、梯级利用”[1]。由于低阶煤的结构和特点非常复杂，而且不同地域的低阶煤表现出的特性差异也是千差万别，这给低阶煤的分质利用带来了巨大的挑战。目前，我国低阶煤分质利用技术中存在的热解产率低、成本高、环境污染严重等问题尚未得到很好的解决，国内的高校、科研院所、大型企业集团和工程公司一直致力于推进低阶煤分质利用技术的工业化进程[2]。

专利文献集技术信息、法律信息和经济信息为一体，据世界知识产权组织的统计信息：全世界最新的技术信息，有90%以上首先是通过专利文献反映出来的，有效利用专利文献，能够在科研中节约40%的研究经费并缩短60%的研发时间[3]。通过对专利进行统计分析，指出其分布状态及发展趋势，可以更好的把握行业发展方向，对科学技术的发展和实践应用具有重要意义。为此，本文以中国低阶煤分质利用专利文献为分析样本，从专利申请数量、专利地区分布、申请发明人状况、专利技术内容分布等方面来剖析我国低阶煤分质利用技术的发展现状，以求为相关企业、科研单位从事低阶煤分质利用的生产经营与技术研发提供借鉴和参考。

1　专利技术边界及数据来源

1.1专利技术边界

低阶煤分质利用技术以煤的干馏热解为起点，其基本流程是一个梯级利用过程：先将煤炭进行热解处理，产出煤焦油、兰炭(块焦、粉焦)和焦炉煤气等初级产品，完成对原料煤炭的分质；从焦炉煤气中提取氢气，用于精馏出酚等高附加值产品，煤焦油加氢，产出石脑油、柴油、液化气等产品；将提氢后焦炉煤气中的甲烷成分分离出来，用于生产压缩天然气或液化天然气，焦炉煤气中剩余的一氧化碳用于生产甲醇或其他化工产品，或作为工业燃料。对兰炭根据产品质量和粒度大小进行分质利用，块状兰炭用于生产电石、铁合金，粉状兰炭进行煤气化后生产化工品[4]。由此可见，低阶煤分质利用技术涉及的范围非常广泛，但其关键技术主要集中在低阶煤中低温干馏、煤焦油加氢、煤焦油提酚、焦炉煤气制氢和焦炉煤气提取甲烷制天然气几个方面[5-6]。为把握技术重点，本文在文献调研和专家访谈的基础上，针对低阶煤分质利用技术的几块内容进行研究，见图1。

图1　低阶煤分质利用专利技术边界

1.2数据来源

本文以国家知识产权局网站上公开的中国专利数据库为检索数据源，采用关键词和IPC(国际专利分类号)相结合的检索方法，其中检索采用的关键词：煤、热解、干馏、蒸馏、分质、提质、煤焦油、兰炭、块焦、粉焦、半焦、煤焦油、煤膏、煤馏油、氢、酚、焦炉煤气、焦炉气、甲烷、天然气等；检索采用的专利分类号：C10B、C10L、C10G、C10J、B01J、C07C等。检索时间是2016年2月9日，检索时间段设为1985-2015年，共检索出我国涉及低阶煤分质利用的专利共1202条，其中发明申请865条，实用新型337条。

2　专利分析

以检索到的我国涉及低阶煤分质利用的专利数据为分析对象，通过数据整理和筛选，分别从专利申请趋势、专利地域分布、申请人状况、专利技术内容分布等几个方面进行分析和讨论。

2.1专利申请趋势分析

图2　中国专利申请数量的时间分布

将检索到的1202条专利按照申请年份进行排列，得到图2的我国低阶煤分质利用技术历年专利申请数量分布图，从图2中可以看出，我国低阶煤分质利用技术专利申请始于1989年，但在2006年以前，历年的专利申请数量都比较少，年均申请量低于10件，这从侧面反映出我国低阶煤分质利用技术当时处于缓慢发展期。2006年7月7日，国家发改委发布《关于加强煤化工项目建设管理，促进产业健康发展的通知》，表示将启动一批大型煤化工工程的投资建设；2008年6月，国务院发布《国家知识产权战略纲要》，明确到2020年把我国建设成为知识产权创造、运用、保护和管理水平较高的国家，此后几年，我国低阶煤分质利用技术进入快速发展期，自2007年开始，历年专利申请数量均呈直线增长的发展态势。

需要说明的是，2012-2014年，受国家宏观经济形势的影响，我国低阶煤分质利用技术的历年专利申请数量略微有所下滑，但国家对低阶煤分质利用技术仍然持支持态度，2015年1月12日，国家能源局、环保部、工信部联合下发了《关于促进煤炭安全绿色开发和清洁高效利用的意见》，要求鼓励低阶煤提质技术研发和示范，推广低阶煤产地分级提质，提高煤炭利用附加值[7]。不久国家能源局又印发了《煤炭清洁高效利用行动计划(2015-2020)》，开展煤炭分质分级利用是其明确的七项重点任务之一[8]。笔者相信，受国家宏观政策影响，我国低阶煤分质利用产业今后几年仍将保持快速发展，低阶煤分质利用技术的专利申请数量也将会上升到一个新的台阶。

2.2专利地域分布

图3　中国专利申请量按专利申请人国别分布

图3为中国低阶煤分质利用技术专利申请人按国别分布图，从图3中可以看出，向我国国家知识产权局申请低阶煤分质利用相关技术的外国专利申请人主要来自日本、美国和澳大利亚三个国家，但这三个国家来华的专利申请总量还比较少，仅检索到13件。中国国内的专利申请人的申请总量达到1189件，占中国专利申请总量的98.9%。这说明我国国内企业在低阶煤分质利用技术领域的本地化优势明显，国外发达国家尚未就低阶煤分质利用技术在我国进行专利布局。

图4是中国低阶煤分质利用技术主要省市专利申请数量分布图，表1为中国低阶煤分质利用技术主要省市专利发明人及申请人类型分布表，可以看出，我国低阶煤分质利用技术专利申请量位居前三的省市分别为北京、山西和陕西，这三个地区的专利申请量占国内申请总量的一半以上，达到53.16%，并且这三个地区也是低阶煤分质利用专利发明人比较集中的区域，是我国低阶煤分质利用技术的技术集聚区。同时，北京、山西两地的专利申请人以企业居多，说明这两地的低阶煤分质利用技术产业化能力相对较强。从表1中还可以看出，陕西、河南、上海和辽宁的专利申请人中科研院所及个人的专利申请数量比重都大于企业。

图4　中国专利申请数量按地区分布

地区发明人数量企业专利申请数量比重/%科研院所及个人专利申请数量比重/%北京49564.7535.25山西21379.3720.63陕西30546.0353.97河南8146.2753.73上海13750.8849.12辽宁17243.4056.60

2.3申请人构成及特征分析

图5是我国低阶煤分质利用技术专利申请量按申请人类型分布图。表2展示了专利申请人中申请量排名前十二位的机构状况。可以看出，我国低阶煤分质利用技术专利申请人中企业的专利申请数量最多，为720件，占申请总量的59.9%，这说明企业在我国低阶煤分质利用技术的创新和研发中起着重要的作用；从申请人的专利数量上看，山西鑫立能源科技有限公司、中国石油化工股份有限公司、中石化抚顺石油化工研究院等单位的专利申请数量最多，其中山西鑫立能源科技有限公司在低阶煤分质利用技术领域共申请专利100件，位居全国专利申请量第一位，并且该企业也是专利授权率最高的企业；此外， 太原理工大学、陕西煤业化工技术研究院有限责任公司等单位的专利授权率也比较高，分别达到86.96%和80.00%。

图5　中国专利申请量按申请人类型分布(单位：件)

专利申请人专利数量/件发明申请/件总授权量/件授权率/%山西鑫立能源科技有限公司100608787.00中国石油化工股份有限公司45443066.67中石化抚顺石油化工研究院30292273.33北京神雾环境能源科技集团股份有限公司30191756.67长安大学30122273.33何巨堂2727725.93太原理工大学23232086.96陕西煤业化工技术研究院有限责任公司20111680.00中国科学院过程工程研究所17161058.82王树宽16141275.00大连理工大学1513746.67陕西煤业化工集团神木天元化工有限公司149535.71

2.4技术内容构成及重点技术分布

(1)技术内容构成。对检索到低阶煤分质利用专利按照技术领域进行分类统计，得到如图6所示的低阶煤分质利用技术构成分布雷达图，其中，低阶煤中低温干馏专利761件，煤焦油加氢专利258件，煤焦油提酚专利37件，焦炉煤气制氢专利32件，焦炉煤气提取甲烷制天然气专利119件。因此，我国低阶煤分质利用专利技术的技术热点主要是低阶煤中低温干馏技术，其次是煤焦油加氢技术和焦炉煤气提取甲烷制天然气技术。

图6　中国专利申请量按技术构成分布图(单位：件)

(2)重点技术分布。将检索到的1202件低阶煤分质利用专利按照主IPC号进行分类统计，取排名前十位的主IPC分类大组(参见表3)，统计得到排名前十位的专利IPC分类大组的专利为890件，占低阶煤分质利用技术专利申请总量的74.1%，这说明前十位IPC分类大组所代表的技术内容是我国低阶煤分质利用技术领域的重点技术。结合图6可知(基本和表3的排名前十位IPC分类大组代表的技术方向一致)，目前国内低阶煤分质利用的重点技术主要集中在“低阶煤低温干馏”、“煤焦油加氢”和“焦炉煤气制取甲烷等可燃气体”等方面。此外，低阶煤分质利用工艺的辅助催化剂(专利IPC号为B01J23/00的专利)作为一项研究内容也应当引起我们的重点关注。

表3　排名前十位的主IPC分类号

3　结　论

(1)目前国外企业尚未在我国就低阶煤分质利用技术进行

专利布局。我国低阶煤分质利用技术优势主要集中在北京、山西和陕西三地，此外，河南、上海和辽宁也有一定储量的专利申请。各地区之间企业、个人和科研院所专利申请数量差异性明显。北京、山西等产业化能力比较强的地区可以借助陕西、上海等地科研机构的科研优势，加强彼此之间的信息沟通和合作，实现产、学、研优势互补，从而实现我国低阶煤分质利用技术产学研一体化良性发展。

(2)低阶煤分质利用的关键技术主要集中在低阶煤中低温干馏技术、焦炉煤气制氢技术和焦炉煤气提取甲烷制天然气技术等几个方面[5-6]。但从我国目前的低阶煤分质利用技术的专利申请分布来看，我国在“低阶煤低温干馏”、“煤焦油加氢”和“焦炉煤气制取甲烷等可燃气体”三个技术领域的专利申请比较多，而在“煤焦油提酚”和“焦炉煤气制氢”两个技术领域的专利申请较少，各个关键技术的专利申请占比不匹配，这将不利于我国低阶煤分质利用技术的未来健康发展。因此，提高我国煤焦油提酚技术和焦炉煤气制氢技术的整体创新能力是当前我们要解决的重要课题。

(3)虽然2012年我国低阶煤分质利用技术的专利申请总量有所下滑，但未来五年是我国低阶煤分质利用产业黄金发展的五年。根据国家“十三五”对煤炭能源的规划要求，下一个5年，国家的工作重心将着重突出煤炭的清洁高效开发利用，有针对性地实施煤炭分级分质利用，并要求到2020年，低阶煤分级提质核心关键技术取得突破，实现百万吨级示范应用[9]。科技创新，专利先行。一方面，我国的低阶煤分质利用相关企事业单位一定要紧跟知识产权时代潮流，不断培养自身的专利意识，在加大对低阶煤分级提质核心技术研发的同时，注重对科技创新成果的保护，及时将研发的核心技术成果申请专利。另一方面，通过对我国低阶煤分质利用技术的专利数据分析，国家及行业发展的决策者在制定相关政策，鼓励企业进行技术创新时要充分考虑我国企业、科研单位及个人的技术现状特点，充分发挥排名靠前的优势企业的带头示范作用，通过科学合理的政策措施促进我国低阶煤分质利用产业的良性健康发展。

[1]李旭光.低阶煤分质利用浅析[J].中国化工贸易，2015(19):133.

[2]曾凡虎.陈刚.李泽海.黄学群.我国低阶煤热解提质技术进展[J].化肥设计，2012(02):1-7.

[3]邵波.企业竞争与反竞争情报中的专利分析研究[J].情报科学，2006,24(2)：235-238.

[4]百度文库.煤炭分质转化[EB/OL].2014-08-27[2016-02-10].http://baike.baidu.com/view/7331117.htm.

[5]张国昀.低阶煤分质利用的前景展望及建议[J].当代石油化工，2014(09):19-23.

[6]尚建选.低阶煤分质高效转化多联产技术开发与工程实践[A]. 北京:2012中国国际煤化工发展论坛[C].2012.

[7]国际煤炭网.国家政策始终对煤碳分质利用不离不弃[OL]. [2015-04-02].http://coal.in-en.com/html/coal-2246061.shtml.

[8]王丽丽.煤炭分质分级利用能否催生新业态[N].中国煤炭报，2015-05-22(02).

[9]胡珺.国家将不再新增煤制气项目[N].中国能源报，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

甘肃省科技计划(知识产权计划)项目(No: 1507PIPA006)。

田玉兰(1966-)，女，副研究员，主要从事知识产权管理与咨询工作。

霍冠禹。

TD-05,G306

A

1001-9677(2016)016-0023-04