低温SCR脱硝催化剂专利技术综述

2018-11-08权桂英钟玉姣邓仲焱刘乔卉

山东化工 2018年20期

权桂英，钟玉姣，邓仲焱，刘乔卉，权国

(1.国家知识产权局专利局专利审查协作四川中心，四川成都 610213；2.东方电气股份有限公司，四川成都 611731)

1 引言

氮氧化物(NOx)是锅炉和内燃机排放气体中的主要有害物质之一，是造成酸雨的主要原因，也是形成近地层大气臭氧、二次微细颗粒污染、地表水富营养化以及光化学烟雾的主要原因。目前造成大气污染的氮氧化物主要有一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)，其主要来源为移动源(机动车，约占49%)和固定源(火力发电厂、工业锅炉，约占46%)[1]。随着人们环保意识的增强，氮氧化物的脱除与减排日益提上环保部门以及各生产单位的日程。

选择性催化还原法(Selective Catalytic Reduction，SCR)脱硝是目前国际上应用最为广泛的脱硝技术[2]。在实际运行中，由于SCR系统布置位置靠前、运行工况改变和应用领域扩宽等原因，使得现有催化剂维护频繁、损耗严重和寿命较短[3]。因此，寻求与锅炉系统排烟温度(120～250℃)相匹配的低温脱硝技术成为当前研究的热点。低温脱硝反应器布置在除尘和脱硫设备之后，通过脱硝反应器的烟气具有低温、低硫、低灰等特性，避免了催化剂高温烧结和中毒，无需对锅炉系统进行改造和烟气加热，从而节省操作成本、降低能耗。本文着重研究了低温SCR脱硝催化剂的全球专利申请状况、中国专利申请状况以及重点申请人情况，对其进行统计与分析，以期掌握该领域的技术发展状况，为相关领域技术人员带来有益帮助。

2 低温SCR脱硝催化剂专利技术分析

2.1 专利申请趋势

如图1所示为低温SCR脱硝催化剂技术全球专利申请量年度分布趋势图。

图1 低温SCR脱硝催化剂全球申请趋势

从图1可以看出，低温SCR脱硝催化剂的相关专利最早出现在1976年，截止到2005年，该阶段专利申请量较少，年申请量均在10项以下。在该阶段，日本是主要的专利申请国，其他国家在低温SCR脱硝领域鲜有研究。从2006年至2010年，低温SCR脱硝催化剂的专利申请出现增长趋势，这一阶段处于技术的发展期，中国、美国、韩国、德国等国家在低温SCR脱硝领域均开始进行研究，其中中国的专利申请量高于其他所有国家专利申请量之和，这表明中国更加重视低温SCR脱硝催化剂的研究。2011年以后，低温SCR脱硝催化剂的相关专利申请量持续快速增长，在该阶段，中国是主要的专利申请国家，2015年中国的相关专利申请突破100项，而其他国家的相关专利申请较少，年均申请量在10项左右。

图2所示为低温SCR脱硝催化剂技术相关专利主要申请国别分布情况。从图2可以看出，与低温SCR脱硝催化剂全球专利申请量趋势一致，中国是低温SCR脱硝催化剂领域最主要的申请国，具体地，中国占69%，日本占14%，美国占7%，韩国占4%，德国占1%，其他国家占5%。中国关于低温SCR脱硝催化剂的专利申请占据了全球专利申请总数量的半数多，大幅领先于其他国家和地区。

图3是各国申请人在华专利布局。可以看出，中国是低温SCR脱硝催化剂最重要的市场，国内提交的专利申请比例高达91%。各国专利申请人非常重视在中国的专利布局，而另一方面国内申请人在全球其他的专利布局意识较弱，较少会向其他国家递交专利申请。以全球申请量排名前四位的申请人为例，三菱重工业株式会社在美国、韩国、中国提交了申请，巴斯夫公司在日本、中国、欧盟提交了申请，而中国的天津大学和华南理工大学只提交了国内申请。

图2 全球专利申请国别分布

图3 各国申请人在华专利布局

2.2 重要申请人分析

表1 全球重要专利申请人

表1(续)

表1为低温SCR脱硝催化剂技术领域排名前12的全球重要申请人及其申请量。由表1可以看出，在低温SCR脱硝催化剂领域，专利申请分布比较分散，数量规模上没有拉开较大差距，所有申请人的申请量均没有超过25项。就申请人所属国家分布来看，前12位申请人主要来自于中国，共占据9个名额。其中，中国的9位主要申请人中有8位是中国的高校和科研机构，仅有1位是公司性质。由此可以看出，在低温SCR脱硝催化剂领域，国内高校和科研机构占据巨大优势。安徽元琛环保科技有限公司是国内低温SCR脱硝催化剂专利申请量较多的公司，该公司所申请的12项专利目前有1项被驳回，其他均在审。申请量较多的高校如天津大学的16项专利申请中目前有11件获得授权，2项在审。在除中国之外的他国申请人中，日本、美国、德国各有一位申请人进入申请量排名前12位中。

2.3 核心专利统计

根据数据库中专利文献的被引频次数对低温SCR脱硝催化剂技术的专利申请进行排序，列出被引频次排名前10的专利申请的公开号、申请人、发明名称、涉及国家等信息，具体如表2所示。从表2可以看出，该10篇核心专利的被引次数最高为37次，最少为14次；从公开号和申请人来看，上述10篇核心专利主要涉及中国、日本和美国三个国家，可以看出，中国、日本和美国在低温SCR脱硝催化剂领域的技术含量较高。从上述10篇核心专利涉及的活性组分技术分支来看，其中5篇涉及锰基低温SCR脱硝催化剂，2篇涉及钒基低温SCR脱硝催化剂，1篇涉及铁基低温SCR脱硝催化剂，1篇涉及铜基低温SCR脱硝催化剂，1篇涉及铈基低温SCR脱硝催化剂。在实际文献阅读过程中，经统计，锰基催化剂和钒基催化剂的专利申请量高于铁基、铜基和铈基催化剂的专利申请量。结合上述核心专利技术分支统计结果可以看出，锰基催化剂和钒基催化剂在该领域研究成效较大。