SCR催化劑技術(shù)專利申請(qǐng)狀況分析

1、SCR催化劑技術(shù)專利申請(qǐng)狀況分析（發(fā)稿時(shí)間：2013-12-02  閱讀次數(shù)：381）氮氧化物是鍋爐和內(nèi)燃機(jī)排放氣體中的主要有害物質(zhì)之一，氮氧化物對(duì)環(huán)境和人體健康有許多危害，對(duì)人體有致毒作用，是形成酸雨的主要污染物，與碳?xì)浠衔锟尚纬晒饣瘜W(xué)煙霧，并且是破壞臭氧層的溫室氣體之一。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，化石能源尤其是煤和石油的消耗量大幅增加，大氣中氮氧化物的污染在日益加劇，與此同時(shí)，人民群眾要求改善環(huán)境的呼聲日趨高漲。因此，如何實(shí)現(xiàn)氮氧化物的有效減排，成為一個(gè)亟待解決的問題。 選擇性催化還原法(SCR，Selective Catalytic Re

2、duction)脫硝，以其成熟的技術(shù)和良好的脫硝效果得到了世界各國(guó)的普遍重視，是目前發(fā)達(dá)國(guó)家普遍采用的減少氮氧化物排放的有效方法。 本文以SCR脫硝催化劑技術(shù)在世界范圍內(nèi)的專利申請(qǐng)數(shù)據(jù)為分析樣本，在分析總結(jié)該領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，對(duì)我國(guó)SCR脫硝催化劑產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提出了建議。  一、檢索方法  本文數(shù)據(jù)檢索使用的檢索系統(tǒng)為S檢索系統(tǒng)（專利檢索與服務(wù)系統(tǒng)）中的VEN數(shù)據(jù)庫其中包括歐洲專利局專利文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(EPODOC)和德溫特世界專利索引數(shù)據(jù)庫(WPI)收錄的專利數(shù)據(jù)、CNABS數(shù)據(jù)庫和CPRSABS數(shù)據(jù)庫。 檢索采用關(guān)鍵詞和分類號(hào)結(jié)

3、合的方式進(jìn)行，檢索截止日期是2013年7月1日，檢索到涉及SCR脫硝催化劑的專利申請(qǐng)共計(jì)451件，以此作為分析的數(shù)據(jù)樣本。  二、SCR催化劑技術(shù)全球?qū)＠暾?qǐng)狀況  1申請(qǐng)量的時(shí)間分布 圖1顯示了世界范圍內(nèi)SCR催化劑技術(shù)專利申請(qǐng)量的時(shí)間分布情況，從圖1可以看出1974 - 2013年間SCR脫硝催化劑技術(shù)專利申請(qǐng)狀況的整體發(fā)展脈絡(luò)。20世紀(jì)70年代，日本石油公司開始了SCR催化劑最初的研究工作。在經(jīng)歷了20世紀(jì)80年代初期的發(fā)展停頓后，從1985年開始，該領(lǐng)域的專利申請(qǐng)量呈現(xiàn)出平穩(wěn)發(fā)展的趨勢(shì)。從2005年開始，該領(lǐng)域?qū)＠?/p>

4、請(qǐng)量出現(xiàn)快速增長(zhǎng)，由以前的每年不足10件激增至2010年的74件。雖然由于全球金融危機(jī)的影響，2009年該領(lǐng)域的專利申請(qǐng)量有所下降，但是2010年申請(qǐng)量迅速回升并達(dá)到峰值。由于專利申請(qǐng)公開滯后的原因，2012年和2013年的該領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量數(shù)據(jù)有所減少。從近年來該領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量激增的趨勢(shì)可以看出，SCR催化劑日益顯示出巨大的技術(shù)和市場(chǎng)增勢(shì)，該領(lǐng)域的科研也愈加活躍。   圖1 SCR催化劑技術(shù)全球?qū)＠暾?qǐng)量的時(shí)間分布 2申請(qǐng)量的主要目標(biāo)區(qū)域分布 中國(guó)、美國(guó)、歐洲、日本、韓國(guó)是SCR催化劑技術(shù)研究最活躍的國(guó)家和地區(qū)，也是申請(qǐng)人尋求專利保護(hù)

5、的主要區(qū)域，向這些國(guó)家和地區(qū)提交的SCR催化劑技術(shù)專利申請(qǐng)占了該領(lǐng)域全球?qū)＠暾?qǐng)總量的80%以上。 在這5個(gè)主要目標(biāo)區(qū)域的該領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)總量中，中國(guó)專利申請(qǐng)量占55%，顯示出我國(guó)已經(jīng)在該領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量上占據(jù)了主導(dǎo)地位，美國(guó)、日本、歐洲、韓國(guó)專利申請(qǐng)量分別占19%、11%、10%、5%。 3主要申請(qǐng)人 表1 SCR催化劑領(lǐng)域主要專利申請(qǐng)人情況   表1列出了世界范圍內(nèi)SCR催化劑技術(shù)專利申請(qǐng)量排名前列的申請(qǐng)人情況，從表中可以看出，該領(lǐng)域的專利申請(qǐng)人集中在德國(guó)、日本、中國(guó)、美國(guó)。德國(guó)的巴斯夫集團(tuán)以20件專利申請(qǐng)位居首位，在其收購

6、美國(guó)安格化學(xué)品公司后，其進(jìn)一步鞏固和加強(qiáng)了在SCR催化劑領(lǐng)域的研發(fā)實(shí)力。 在前14位申請(qǐng)人中，我國(guó)申請(qǐng)人占了4席。通過分析可以發(fā)現(xiàn)，我國(guó)申請(qǐng)人的申請(qǐng)總量很大，但是并不集中，而是分散于許多不同的申請(qǐng)人手中，人均申請(qǐng)量較小，無法形成有效的專利布局。同時(shí)值得注意的是，與國(guó)外主要申請(qǐng)人均為企業(yè)不同，我國(guó)的主要申請(qǐng)人為科研機(jī)構(gòu)或者高校，這表明我國(guó)的SCR催化劑技術(shù)多停留在研究階段，以技術(shù)儲(chǔ)備形式存在，離產(chǎn)業(yè)化還存在一定距離。而且，我國(guó)申請(qǐng)人的該領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)多為對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的小的改進(jìn)，缺少原創(chuàng)開拓性的專利申請(qǐng)，技術(shù)含量相對(duì)較低?？梢姡赟CR催化劑領(lǐng)域，我國(guó)申請(qǐng)人雖然在申請(qǐng)數(shù)量上超越了其他國(guó)家的申

7、請(qǐng)人，但在技術(shù)水平上與國(guó)外申請(qǐng)人還存在較大差距。  三、SCR催化劑技術(shù)中國(guó)專利申請(qǐng)狀況  1申請(qǐng)量的時(shí)間分布 圖2顯示了SCR催化劑技術(shù)中國(guó)專利申請(qǐng)量的時(shí)間分布情況。由圖2可以看出，第一件SCR催化劑領(lǐng)域的中國(guó)專利申請(qǐng)出現(xiàn)在1995年，此后的10年內(nèi)，該領(lǐng)域中國(guó)專利申請(qǐng)量一直維持在較低的水平上。從2006年開始，該領(lǐng)域中國(guó)專利申請(qǐng)量迅速增加，雖然2009年的申請(qǐng)量比2008年有所降低，但而后的2010年又馬上恢復(fù)并有所增加，這得益于我國(guó)政府出臺(tái)的環(huán)保法規(guī)以及公眾對(duì)環(huán)境保護(hù)的日益重視，使得大量科研機(jī)構(gòu)、高校和企業(yè)投入到SCR催化劑的研究中，導(dǎo)致

8、該領(lǐng)域中國(guó)專利申請(qǐng)量猛增。由于專利申請(qǐng)公開滯后的原因，2012年和2013年的該領(lǐng)域中國(guó)專利申請(qǐng)量數(shù)據(jù)有所減少。  圖2 SCR催化劑技術(shù)中國(guó)專利申請(qǐng)量的時(shí)間分布 通過對(duì)比圖1和圖2可以發(fā)現(xiàn)，SCR催化劑技術(shù)在中國(guó)和全球的專利申請(qǐng)量趨勢(shì)極其相似，這一方面從側(cè)面印證了SCR催化劑技術(shù)中國(guó)專利申請(qǐng)量在該領(lǐng)域全球?qū)＠暾?qǐng)量中逐漸占據(jù)主導(dǎo)地位，同時(shí)也表明國(guó)外申請(qǐng)人多選擇我國(guó)作為該領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)的重要目標(biāo)國(guó)以保護(hù)自身技術(shù)，足見國(guó)外相關(guān)企業(yè)對(duì)我國(guó)SCR催化劑市場(chǎng)的高度重視。 2申請(qǐng)人的類型分布 圖3顯示了SCR催化劑技術(shù)中國(guó)專利申請(qǐng)的申請(qǐng)人類型分布

9、情況?？梢钥吹?，該領(lǐng)域中國(guó)專利申請(qǐng)的申請(qǐng)人主要是高校、科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)，其中前兩者所占比例之和達(dá)到了55%，這進(jìn)一步印證了該領(lǐng)域我國(guó)專利申請(qǐng)人的主體是科研機(jī)構(gòu)和高校。   圖3 SCR催化劑技術(shù)中國(guó)專利申請(qǐng)的申請(qǐng)人類型分布 筆者對(duì)SCR催化劑技術(shù)中國(guó)專利申請(qǐng)的企業(yè)申請(qǐng)人的國(guó)別進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)該領(lǐng)域中國(guó)專利申請(qǐng)的企業(yè)申請(qǐng)人主要為國(guó)外企業(yè)（占70%），這進(jìn)一步顯示出我國(guó)的SCR催化劑專利技術(shù)產(chǎn)業(yè)化水平較低，產(chǎn)研結(jié)合不緊密。  四、SCR催化劑領(lǐng)域的專利技術(shù)概況  1催化劑載體 載體的性能關(guān)系到催化

10、劑的活性、壽命等性能，對(duì)整個(gè)催化轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的催化效果有著很大影響。SCR催化劑載體按組成類型可分為金屬氧化物載體（主要為二氧化鈦、氧化鋁這些常用的氧化物載體），沸石分子篩，復(fù)合氧化物載體（具體如Ti-Zr-Si等復(fù)合氧化物），其他類型的載體（如硅酸鹽、錳石、活性炭等載體）。 表2各種載體類型的SCR催化劑技術(shù)專利申請(qǐng)量   表2顯示了各種載體類型的SCR催化劑技術(shù)專利申請(qǐng)量的分布情況。從表2可以看出，采用金屬氧化物載體和沸石分子篩載體的該領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過采用復(fù)合氧化物載體和其他載體的該領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量。這表明，在SCR催化劑領(lǐng)域，金屬氧化物和沸石分子篩

11、的應(yīng)用最為廣泛，是主要的兩大類載體。其中金屬氧化物載體的具體代表為二氧化鈦、氧化鋁、氧化鋯、氧化硅等傳統(tǒng)氧化物載體；沸石分子篩載體的具體代表為Y沸石、p沸石、FAU沸石、ZSM-5、MOR、CHA、MOF、ZSM-35、SU2-4，這些分子篩主要與Fe、Cu、Cr、Ni、Ce等過渡金屬活性組分配合成催化劑，制備的方法主要為離子交換或浸漬。 SCR催化劑有相當(dāng)大一部分采用整體式催化劑的形式，其基體主要為堇青石陶瓷基體，對(duì)適用于SCR整體式催化劑的基體的研究和改進(jìn)也是一個(gè)重要的研究方向，目前這方面的專利申請(qǐng)的申請(qǐng)人主要為日本的揖斐株式會(huì)社。 2催化劑活性組分 催化劑的

12、活性組分直接關(guān)系到催化劑的催化性能。SCR催化劑活性組分按組成類型可分為：過渡金屬活性組分（主要為V、W、Mo、Fe、Cu等），貴金屬活性組分（具體如Pd、Pt），鈣鈦礦型活性組分。 表3各種活性組分類型的SCR催化劑技術(shù)專利申請(qǐng)量  表3顯示了各種活性組分類型的SCR催化劑技術(shù)專利申請(qǐng)量的分布情況。從表3可以看出，采用過渡金屬活性組分的該領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過采用貴金屬活性組分和鈣鈦礦活性組分的該領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量。可見，過渡金屬活性組分是SCR催化劑最常用的活性組分，主要代表為V、W、Mo、Fe、Cu、Cr、Ni、Ce等金屬。  五、總結(jié)與建議  SCR脫硝催化劑技術(shù)自20世紀(jì)70年代以來已發(fā)展多年，世界范圍內(nèi)的該領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量不斷增長(zhǎng)，2008年以來每年的該領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)基本都在50件以上。與此同時(shí)，國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人的該領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量大幅增長(zhǎng)，但是國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人多集中在科研機(jī)構(gòu)和高校，專利技術(shù)水平相對(duì)較低，產(chǎn)業(yè)化程度也較低，缺乏專利布局。而國(guó)外相關(guān)企業(yè)已經(jīng)把我國(guó)作為該領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)的重點(diǎn)區(qū)域，雖然國(guó)外企業(yè)在申請(qǐng)量上不占優(yōu)勢(shì)，但是它們經(jīng)過多年的專利布局，已經(jīng)形成了較完善的專利保護(hù)體系。 近年來，我國(guó)相繼頒布實(shí)施了火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家環(huán)境保護(hù)“十二五”規(guī)劃等多項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和政策，公眾也對(duì)環(huán)境保護(hù)提出了更高的要