煤热解的专利现状与发展趋势

王晓明

国家知识产权局专利局专利审查协作

北京中心化学处

杜骁勇

国家知识产权局专利局专利审查协作

北京中心化学处

　　我国煤炭资源丰富，已探明储量为10242Gt。目前，煤占我国全部能源消耗的67.2 %，远高于世界平均26.2 %的水平。预计在未来若干年内，煤在我国一次能源中将要占到50%以上，并且用量会持续不断的增长。然而，目前仅将煤作为能源利用(包括合成油)的方式并没有充分利用煤的潜在价值，从煤自身的结构特征出发通过制取煤热解物并深加工为高价值化学品是实现煤高价值利用的有效途径。

　　煤的热解是将褐煤和高挥发分烟煤在惰性气氛下加热，制取半焦、煤气、焦油等产品。与气化或液化过程相比，煤热解具有工艺过程简单，加工条件温和，投资少，生产成本低等优势。对煤热解的研究始于19世纪，当时主要用于制取灯油和蜡。二次世界大战期间，德国建立了大型低温干馏工厂，用褐煤为原料生产低温煤焦油，再高压加氢制取汽油和柴油。20世纪60年代前是煤热解研究迅速发展并取得辉煌成就的时期。煤的干馏、加氢干馏等技术的出现使得固体煤转化为液态热解物并从中提取高价值化学品成为现实。60—80年代，由于石油和天然气的大量开发与应用，煤热解的研究处于相对低落阶段。随着70年代石油危机的出现和石油、天然气将会在未来几十年后面临枯竭的现实，人们对煤的利用观念发生了改变，更加注重对煤的深层次开发与高价值利用，煤热解的研究又重新提上议事日程，并逐渐活跃起来。1993年美国匹兹堡国际煤炭会议的召开促进了对煤热解研究的进程。

　　从资源的可持续发展和环境保护的角度考虑，开展煤热解技术研究，实现煤的清洁高效利用，对我国具有十分重要的现实意义。

　　本文的主要目的在于通过检索和统计煤热解专利技术，分析煤热解技术领域的研究水平和专利申请现状，以期对相关单位和读者有所借鉴。

　　笔者选择欧洲专利局EPOQUE检索系统中的EPODOC和WPI数据库和中国专利局CPRS检索系统（CNPAT数据库）中进行检索，检索的时间范围是1987.1.1—2012.9.29。

世界范围内专利申请发展状况

国外煤热解专利申请的趋势与世界范围内专利申请趋势大致相同，中间有两次申请量高峰，分别出现在1992年（11件）和2000年（12件），2006年后又出现平稳增长；相比之下，国内申请在2006年之前一直处于低申请量水平，直到2006年开始出现急速增长。申请量相对较少，分析其原因，国外还是以石油为主要能源，煤炭在国外的能源结构中占据的比例很小，导致国外的申请量较少，并未将煤热解作为主导技术进行开发。而虽然我国煤储量很高、同时也是主要的能源，但早期的煤主要是直接燃烧来利用，因此早期没有过多的煤热解技术出现，2006—2020年国家中长期科技发展规划纲要出台，将“煤的清洁高效开发利用、液化及多联产”列为重点领域及优先主题，促进了国内企业进行煤热解技术开发的热情，使得申请量有了急速的增长。

煤热解中国专利申请分析

为了研究国内煤热解领域专利技术的发展状况，笔者对该领域中国专利申请的地域分布和主要申请人专利申请状况进行了统计，如图3和表1所示。

在煤热解领域的国内专利申请中，申请量排在前三位的省市分别是北京（46%）、山西（18%）和陕西（13%），这三个省市的申请量占了全部国内申请量的77%，是国内煤热解技术研发的主要区域。北京市集中了国内研发力量强大的企业、研究所以及高校，而山西和陕西两省具有丰富的煤炭资源，使得这三个省市成为国内煤热解技术研发的领军者。

表1给出了国内煤热解领域的主要申请人，神华集团的专利申请量遥遥领先，虽然其成立时间较一些研究所如煤炭科学研究总院要晚，但神华集团对煤热解领域技术开发的热情很高，也更加注重该领域的专利战略。尽管如此，各研究所仍是该领域的主要研发力量，排名在前11位的申请人有4个是研究所。值得注意的是民营企业在该领域异军突起，不同于其它领域的个人申请，在煤热解领域的个人申请背后多依托有公司，具有自己的科研力量，并且也具备较强的专利保护意识方面。

国内代表性企业发展状况分析

神华集团有限责任公司是国内煤热解领域专利申请量最多的申请人，但其第一件煤热解专利申请出现在2005年（见表2），2010年起，申请量开始有了急速增长，2011年仍持续该增长趋势，可见该公司在煤热解领域投入了较大的技术力量。神华集团早期技术集中于气化炉设备的技术开发和改进，2010和2011年集中于气化炉烧嘴和气化喷嘴的技术开发，研发的技术主题逐渐细化。

煤炭科学研究总院是国内较早开始进行煤热解技术开发的研究所，该所的专利申请量年度分布比较平均，从各年申请的技术主题上可看出，煤炭科学研究总院的研究主题也一直在气化炉的技术改进上。

国内专利申请有效专利分析

图4显示了我国国内申请人的专利申请的法律状态。可以看出，高达93.44％的专利申请得到了授权，视撤以及驳回所占的比例非常小（仅为6.45％）。授权率远高于各领域平均水平。但是从图中也可以看出，在所有的专利申请中，因费用终止专利权的比例高达30.65％，即，在所有授权的专利申请中，约1/3的授权的申请的专利权因费用终止。由于国内的专利申请在近几年才大幅增加，并且满三年后需缴纳专利权维持费，笔者认为在未来的几年可能还会有专利权由于费用而被放弃。说明由于申请人自身条件等因素很大一部分专利无法在短期内被转化成实际生产力，专利权人无法从中获益并维持专利权，因而被放弃，如何提高专利的生产力转化是国内申请人需要解决的问题。

结语

通过以上分析可以看出，近几年煤热解领域的中国专利申请量快速增长，煤热解技术步入技术快速发展期，并且技术主题逐步细化，预计未来几年将有更加细化的技术主题出现，而后进入技术成熟期；而国外专利申请的申请量不大并且呈波动式增长，并未展现出强劲的增长势头，预期未来几年不会有更大的变化。这也为国内研发机构提供了契机，在国家积极政策的鼓励下，抓住机遇快速发展，争取在煤热解领域抢占先进技术制高点，在国际竞争中占有一席之地。

　　对比国内、外企业和科研院所在煤热解领域的专利申请，可以看出国内企业、大学和科研院所虽然从起始时间上远落后于外国企业，但是近几年来国内企业、大学和科研院所已经越来越重视对煤热解进行研究和投入并对研究成果进行专利保护，申请量有了较快的增长，这得益于国家将煤的清洁高效开发利用列入“国家中长期科学和技术发展规划纲要”，也侧面反映出煤热解是国家能源安全保障的战略储备技术，保证了国家的能源安全。但需要注意的是，由于国外企业在前期作了专利布局，从而在研究方向上受到了相当的限制，同时国内企业、大学或科研院所的专利申请主要是在原有技术的一些小的改进，并且多为前沿基础性的研究，与产业联系不紧密，缺乏技术转化的价值，因此国内企业、大学和科研院所应当借助国家在政策上的支持加大煤热解的研发力度，提高专利申请的战略意识，认真分析国外企业的专利布局，集中力量在前沿发展方向寻找新的突破，逐步缩小与国外企业在技术上的差距，进一步保证国家的能源安全，这一工作具有极其重大和深远的战略意义。

（冯吉、孙海燕对本文写作亦有重要贡献）

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