國內外煤熱解技術專利分析

徐婕，鄭化安，張生軍，賈培軍

（陜西煤業化工技術研究有限責任公司，陜西 西安710065）

產品與市場

國內外煤熱解技術專利分析

徐婕，鄭化安，張生軍，賈培軍

（陜西煤業化工技術研究有限責任公司，陜西 西安710065）

熱解技術作為煤炭清潔高效利用的核心技術之一，具有能效高、耗水少、投資低、環境友好等優勢，發展熱解技術符合我國迫切尋求煤炭清潔利用技術的國情。本文對國內外煤熱解技術相關專利進行了檢索和統計，重點分析了煤熱解技術發展的總體趨勢、區域分布和重要專利人及其專利技術特點，以便于把握煤熱解技術的研究方向和重點領域，為我國熱解技術的進一步發展提供參考依據。分析表明煤熱解技術處于技術成長期，專利布局日趨完善。國外熱解以流化床技術為主，而國內技術多為回轉爐式熱解技術。熱解技術的主要問題為產品分離困難，現階段的解決思路是采用精細劃分熱解過程，分段收集產品，減少焦油停留時間等方法減少不同階段產品的混合從而緩解分離的壓力。熱解整體系統的趨勢為發展以熱解為龍頭的多聯產技術。

煤熱解；專利；分析

煤炭是我國的主體能源和重要的工業原料，在我國一次能源生產和消費結構中長期占重要地位。2015年國家能源局發布的《煤炭清潔高效利用行動計劃（2015—2020）》指出，未來煤炭在一次能源消費中仍將占主導地位，必須進一步提高煤炭清潔高效利用水平，而熱解技術即為煤炭清潔高效利用的核心內容之一。熱解技術可在提取煤中揮發分制備油品或高附加值化學品的同時獲得比原煤更潔凈的熱解焦（潔凈煤），具有能效高、耗水少、投資低、環境友好等優勢。熱解技術作為現在研究的熱點，已有大量專利獲得授權。通過對國內外相關領域的專利進行檢索和分析，可以把握煤熱解技術的研究方向和重點領域，為我國熱解技術的進一步發展提供參考依據。

圖1 專利總體態勢圖

1 煤熱解技術專利總體情況分析

本研究專利數據來源于國家知識產權局的中外專利數據庫服務平臺和歐洲專利局專利檢索平臺。采用主題詞與專利分類號相結合構建檢索式進行檢索。檢索的范圍不包括高溫熱解技術、煤和生物質或煤和垃圾共熱解技術，本文樣本采集的時間截至2015年12月1日。

1.1 專利總體態勢

年度申請專利數量及年度專利公開數量如圖 1中所示，由于專利一般從申請到公開需要長達 18個月甚至3年的時間，因此公開專利曲線的趨勢略晚與申請專利曲線。由圖1可知，煤熱解技術專利早在20世紀初出現，20世紀20至30年代迎來了熱解技術發展的第一高峰期；1970—1980年，進入熱解技術的第二高峰期；2010年之后，隨著傳統煤轉化技術無法到達日益增高的環境要求，煤熱解技術呈現迅速發展的勢頭，一直延續至今。

1.2 技術生命周期

對于技術生命周期的研究，可以幫助確定當前技術所處的發展階段、預測技術發展極限，從而進行有效技術管理。

從圖 2所示的煤熱解技術生命周期圖可以看出，從1905年開始到2008年，煤熱解專利數量和申請人數量一直較少，技術處于萌芽階段，企業投入意愿較低，僅有少數幾個企業參與技術研發，且來自不同領域和行業。2009年之后，進入技術成長期，申請人數量和專利的申請數量急劇上升，進一步分析 2009～2014年申請專利量和申請人數量的比例，分別為1.48，1.60，1.46，1.77，1.96，1.81。這說明在剛進入技術成長期時，大量申請人進入該領域進行技術研發，技術集中度低，技術分布的范圍大，隨著技術的發展，技術的集中度有收攏的趨勢，說明部分申請人被淘汰同時亦有部分申請人技術有所突破，專利申請量增加。目前，煤熱解技術仍處于成長期，專利數量仍然增大迅速。

圖2 煤熱解技術生命周期圖

2 專利區域分布地圖

2.1 各國專利份額比較

從區域構成分析（圖3）可知，中國申請的專利量最大，占46.01%，英國、美國、德國、日本依次遞減分別占比為 17.05%、10.11%、8.65%和5.56%。由圖 3可知，中國在煤熱解技術方面的專利數量最多，說明中國在該領域進行了大量研究，這與中國的能源賦存結構具有密切的關系，中國煤炭在一次能源占比巨大，迫切需求煤炭清潔利用新途徑的突破。中國針對熱解技術的研究始于20世紀50年代，但由于我國的專利法于1985年開始實施，因此早期的技術并沒有申請專利。對比熱解技術發展的歷程，中國熱解技術起步明顯晚于其他國家，因此國外的專利技術特點與發展情況對中國的熱解技術發展具有重要的借鑒意義。

圖3 世界熱解專利申請區域分析

2.2 市場分布

中國、美國、日本、德國作為煤熱解專利規模最大的國家，其對世界市場的爭奪也非常激烈。除了對本國進行專利保護外，為了后期技術在國外的推廣，就必須在該地區申請相關煤熱解專利以求獲得知識產權保護。因此，專利申請國同族專利的申請可以反映出其市場戰略。

由圖4可知，中國作為專利申請第一大國家除在本國申請外，同時重點關注澳大利亞、歐洲、國際專利體系（PTC）、英國和美國等國的技術市場，但在日本的專利布局不夠，日本作為煤熱解專利的主要申請國之一，其技術市場不容小覷。英國雖然專利總數上較多，但在國外市場的保護力度卻相對較弱，這是因為英國的專利主要集中在20世紀30年代，當時各國的專利組織尚不健全，不利于技術的保護。美國、日本、德國在國外市場的保護力度上相較于其他國家較強，尤其是美國除了在本國外，其專利布局同時涉及十幾個國家和專利組織，在澳大利亞、英國等多個國家都構建了強大的專利保護。

圖4 熱解技術主要專利國家專利全球布局

同時英國和澳大利亞是重點的技術關注市場。英國作為煤熱解技術的最早研發國家，早期代表了技術發展的方向，各國在相應的技術得到發展后均在英 國申請專利，因此各國在英國申請的專利時間集中在1930—1980年之間，后期隨著英國自身熱解技術關 注度的減弱，其他國家也相應減少了在英國的專利保護。近年來，中、德、法、英、日、美等多國均在澳大利亞開展了專利技術保護。結合澳大利亞資源環境和技術發展形勢分析，澳大利亞富產褐煤，褐煤需經過干燥提質才能實現其清潔高效的利用，同時澳大利亞本國干燥提質技術相對于其他國家研究力度較弱，因此各國十分重視澳大利亞市場的競爭。

3 煤熱解技術中國專利統計分析

中國知識產權局專利檢索數據庫收錄了中國知識產權局自1985年9月以來分布的全部中國專利信息，包括發明、實用新型和外觀設計3種專利。

3.1 中國專利年度申請量分析

對檢索到的煤熱解專利按申請年度進行統計，如圖5所示。從專利申請數量來看，2008年以前每年專利申請量不到10件，2009年后專利申請量大幅提升，2014年申請量達到峰值。鑒于發明專利從受理到公開有18個月的時滯，2014—2015年申請的專利尚未全部公開，申請量無法從圖中完整呈現，因此，還無法準確獲知其專利申請數量。盡管如此，從圖中仍能看出2014年已經達至新的申請數量，2015年專利申請也已經處于較高的申請量。從總的發展態勢來看，2008年以前煤熱解技術在我國基本上處于初始研究階段，2009年后專利申請量保持較快增長態勢，進入一個新的技術發展階段。

圖5 中國熱解技術專利年度走勢

3.2 中國熱解技術專利類別分析

在我國，專利包括發明專利、實用新型專利和外觀設計專利3個類別。對本次分析專利樣本的類別進行統計，發明專利與實用新型的比例分別為 64.23%和35.77%，無外觀設計專利。從這個分布可以看出，我國煤熱解領域原創性的發明專利超過了實用新型專利，說明行業的關注點依然在技術要點的攻克。

3.3 中國熱解專利技術構成分析

按照國際專利（IPC）分類號統計，煤熱解中國專利的主要技術構成見表1。由表1可見，煤熱解專利的技術方向比較集中在C10B53（粉煤干餾生產煤氣、焦炭、焦油或類似物）技術方向，說明該方向是熱解技術主要的關注點，創新活躍，技術競爭也更加激烈。此外C10B49、C10B47和C10B51的熱解供熱方式也是研究熱點之一，關于供熱方式的研究占專利總量的14.59%，其中采用熱載體（C10B49）的供熱方式所占比例最大，達7.39%。

表1 煤熱解中國專利的主要技術構成

3.4 中國主要專利申請人分析

由于熱解技術尚處于快速發展期，因此專利申請人的數量以及專利數量均處于高位，而且各申請人之間競爭激烈，因此本文對位于前30名的申請人進行統計分析。前30名的申請人包括7所大學依次是長安大學、太原理工大學、西安建筑科技大學、浙江大學醫學院、中國礦業大學北京校區、大連理工大學、西安科技大學；一個中國科學院研究所中科院過程所；兩位個人申請人，分別為何巨堂和王樹寬；其余皆為企業。

前30名申請人呈現出以下特點：中國申請人占據全部席位，未見國外申請人，說明目前國內的市場主要是本國技術的競爭；企業為主要研究力量和創新投入的主體，個人研究者也占據一席之地，而高校投入相對參與程度較低。

進一步對前30名申請人在煤熱解領域的專利申請類別進行統計（表 2）。大部分申請人即申請了技術含量較高的發明專利，也申請了技術含量較低的實用新型專利，其中個人和高校傾向申請技術含量較高的發明專利。目前申請專利的授權比例較高，這是由于目前技術尚未成熟，存在大量可創新的技術點。

4 國內外主要申請人技術特點分析

4.1 國外主要申請人技術特點分析

由于國外技術發展時間長，因此在技術發展的方向、趨勢以及技術關注點均對我國的技術研發具有重要的借鑒意義，此處主要針對國外的主要申請人和技術特點進行分析。著重分析國外申請人申請的專利情況，根據申請專利數量分析其中主要的申請人包括日本（藍色線，見圖 6，下同）的新日本制鐵公司（Nippon Steel Corp）、三菱工業（Mitsubishi Jukogyo KK）和日本鋼管公司（Nippon Kokan KK），德國（橙色線）的法本化學工業股份公司（I G Farbenindustrie AG）、斯坦米勒股份有限公司（Steinmueller GMBH L&C）和礦業聯會股份有限公司（Bergwerksverband GMBH），美國（綠色線）的美國工程咨詢公司（Consultants INC USS ENGS）和美國環球石油產品公司（UOP LLC），英國（黑實線）的煤炭工業專利有限公司（Coal IND Patents LTD），以及澳大利亞聯邦科學與工業研究組織（Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization）（棕紅色線）。

表2 前30名申請人專利類別分布

如圖6分析，德國申請人的專利相對申請時間較早，其中法本化學工業股份公司的專利主要分布在1925—1935年之間，斯坦米勒股份有限公司和礦業聯合股份有限公司的專利分布在 1975—1980年之間；英國的煤炭工業專利有限公司的專利申請時間也集中在1970—1985年之間；美國在20世紀70年代主要是美國工程咨詢公司申請的專利，近年來主要為美國環球石油產品公司申請的專利；澳大利亞申請人相對申請量較低，主要是澳大利亞聯邦科學與工業研究組織，在2003年申請的3篇專利，日本申請人相對與其他各國活躍度明顯較強，新日本制鐵公司從1975年之后就保持著持續的活躍性，2010年之后三菱工業連續申請了多篇專利。

由于熱解技術目前尚未完全實現工業化運行，因此對于熱解技術的分類也未有統一的標準。根據目前熱解技術的關注點，本文通過原料、爐型、加熱方式、目標產品等幾個方面劃分熱解工藝的類型，在分析主要申請人時增加對于技術申請時間的分析，從而說明技術的發展趨勢。

圖6 熱解技術國外主要專利人專利數量趨勢圖

德國的法本化學工業股份公司是 20世紀早期化學和石油工業中的大壟斷組織，于1925年成立，前身為1904年創立的法本化學公司。早期的專利往往是具有原始創新性的核心專利。法本化學工業股份公司的專利［1-4］主要是采用熱解的方式從煤以及類似物獲得焦油和煤氣，以及焦油加工和煤氣的凈化方式。該公司在二戰期間積極支持希特勒對外侵略，壟斷了德國人造汽油和人造橡膠的生產，因此也推動了熱解技術的發展。礦業聯會股份有限公司的專利涉及熱解工藝、熱解裝置及操作方式和熱解煤氣凈化等多方面內容。該公司的熱解技術［5-6］是針對小粒徑煤的熱解工藝，采用臥式流化床反應器，產品半焦經過燃燒副產水蒸氣，高溫煤灰循環進入反應器作為熱載體。臥式流化床反應器作為干燥的主要設備之一具有減少物料顆粒粉碎率的優點，礦業聯會股份有限公司為了有效防止煤粒的揚塵和粉化還申請采用添加焦油減少煤粒粉化的專利［7］。斯坦米勒股份有限公司早期申請的專利是采用熱解技術實現煤的脫硫［8］，隨著技術的發展，后期提出采用氣體熱載體方式的流化床熱解技術，同時可以采用雙流化床結合的方式，其中一個流化床實現煤的快速燃燒或氣化產生氣體為熱解提供熱量［9-10］，該公司十分重視技術市場的保護，同族專利在英國、美國、加拿大、法國、南非、巴西多地均有申請。

英國的煤炭工業專利有限公司專利技術可以分為兩類，即熱解抽提和加氫熱解。熱解抽提［11-12］的目標產品為半焦，可得到低灰、低揮發分的半焦產品。加氫熱解［13］的目標產品是高收率高品質的焦油。在其中的一篇專利中提到了具體的熱解方式采用流化床加氫熱解［14］，煤的停留時間為1～30min，油氣的停留時間為1～20s。

澳大利亞的專利申請人有別于德國，日本和美國以企業為主要研發力量，其以國家科研機構澳大利亞聯邦科學與工業研究組織為主要研發單位，該熱解技術簡稱CSIRO。技術主要是采用對低階煤的熱解［15］制備冶金焦的技術［16］，該熱解技術采用固體熱載體的流化床熱解方式。

美國的美國工程咨詢公司在1972年在多國對其技術進行了專利保護。該技術特點為采用流化床、氣體熱載體熱解的方式，氣體為富氫氣氛，氫含量大于20%，通過分離得到輕油、乙烷、乙烯、甲烷，重油與半焦炭化制冶金焦，美國工程咨詢公司是美國鋼鐵在 1969年設立的一家子公司，現在改名為UEC Technologies，主要是冶金方向的咨詢業務，煤炭和焦炭尚處于實驗室服務階段。2014年美國環球石油產品公司申請了多篇關于熱解的專利［17-20］，除了在美國申請了專利外，還申請了PCT專利，其技術包括煤熱解技術、油氣分離、焦油加氫、氣化提供氫源的加氫熱解等，著重關注整體的物料循環。

日本的新日本制鐵公司是在熱解技術中活躍度最高的企業，該公司從1977年起開始申請有關熱解技術的專利，歷時三十年一直有相關的專利持續申請。新日本制鐵公司是國際市場競爭力最強的鋼鐵企業之一，無論從企業的研發能力、管理水平、還是從產品的質量和技術含量方面來講，都堪稱鋼鐵界的一面旗幟。新日鐵公司的熱解技術也是與其主體技術相配套的技術，有意通過熱解技術將高揮發分的不粘結性煤用于高爐煉焦，降低高爐焦煤的成本。因此新日鐵的熱解專利大致可以劃分為兩類：一類是熱解工藝的研發；另一類是將半焦如何用于制備冶金焦。針對半焦制備冶金焦的專利主要涉及制備方法及工藝，預期達到增加非黏性煤的比例、環保的制焦煤預處理成型方法、防止半焦的粉化、提高冶金焦的強度、減少氮氧化物排放等問題［21-25］。分析其熱解工藝的專利，可清晰劃分出不同時間采用的不同熱解技術，在1984年申請的專利采用立式爐熱解，關注立式爐的布氣及放大問題，相關后續研究提出采用間接加熱的移動床實現連續化生產［26-27］；1991年提出快速熱解技術，采用氣流床的熱解方式［28］；1992年，進一步提出熱解氣化同爐分區操作，通過控制氣化條件達到控制快速熱解的溫度［29］；1995年申請的專利中提出采用半焦氣化氣為煤的快速熱解過程供熱［30］；2007年在熱解氣化同爐分區操作的基礎上在氣化段增加預熱段，提供原煤的適應性［31］。同期還申請了有關關于焦油回收、分離方法的專利。2010年以后日本有關熱解的專利主要是三菱工業申請的，該公司熱解技術采用的是回轉窯爐間接加熱的方式，可有效脫除煤中的有害物質［32-33］。

4.2 國內主要申請人技術特點分析

國內熱解技術申請人眾多，綜合考慮專利申請人的申請數量，授權情況以及技術工業化程度，對已完成中試試驗的技術進行技術特點分析。

（1）陜西煤業化工技術研究院有限責任公司陜西煤業化工技術研究院從 2013年開始申請了熱解技術的一系列專利，包括熱解工藝、熱解煤氣凈化、焦油回收、熱解產物利用等技術。其中“一種煤熱解氣化耦合一體化多聯產系統及工藝”，“一種全方法煤炭分質利用多聯產的系統及方法”兩篇專利作為該單位的核心專利［34-35］。主要從能源與產業優化方向定義了熱解氣化多聯產體系，目前均已授權。基于煤熱解氣化一體化的核心思路開展了萬噸級的氣化熱解一體化技術實踐——氣化-低階煤熱解一體化（CGPS）技術，該技術以粉煤為原料，采用常壓氣化爐和帶式爐熱解技術實現熱解氣化的耦合，利用高溫氣化氣為熱解單元的熱載體，冷煤氣作為熄焦介質，系統能源轉化效率達92.50%。目前正在編制CGPS技術的百萬噸級工藝包，逐級放大，考察系統的穩定性與裝置可靠性。

（2）北京神霧環境能源科技集團股份有限公司

神霧集團的熱解技術主要采用蓄熱式的加熱方式，先后申請了蓄熱式流化床反應器和蓄熱式旋轉爐反應器兩種不同爐型的專利［36-37］。采用蓄熱式可避免其他物質帶入系統，所得產品熱值量高，利于后續利用。該公司的核心技術為蓄熱式輻射管技術，因此除了專利中涉及的流化床和旋轉爐外，還可模塊化處理實現下行床和輻射管的組合等。目前在內蒙古建成40萬噸/年的蓄熱式無熱載體旋轉床熱解裝置，原料粒徑為6～50mm，焦油收率達葛金收率的87%，360℃餾分以下的油品占液體產品的70%，有效氣含量達82%。

（3）河南龍成煤高效技術應用有限公司 河南龍成熱解工藝使用的是間熱式的回轉爐工藝［38］，與傳統回轉爐不同，其內筒上設有螺旋形凸塊，增加粉煤的攪動和傳動的效率，以提高熱量向粉煤的傳遞效率及生產效率。同時該申請人還申請了相關的煤物質分解油氣除塵設備，該技術采用下料的煤炭顆粒緩降槽作為顆粒除塵器［39］，實現油氣除塵功效。目前龍成公司的熱解裝置單系統處理量達 50萬噸/年，熱載體采用的是熱煤氣，油氣分離實現4mm以上灰分離，能效轉換率達90.7%。

（4）山東天力干燥股份有限公司 山東天力公司的主營業務是針對褐煤的干燥以及低階煤的低溫熱解技術的研發及推廣。該申請人也是選用間熱式的回轉爐工藝［40-41］，與河南龍成的技術的區別在于該技術采用多管式的換熱方式，通過外夾套加熱與內部換熱加熱的有機集合，提高整體熱效率。為了進一步提高干餾過程中產生的煤焦油等化工原料提出了多級多管回轉爐熱解工藝［42］，以提高煤的綜合利用率。

（5）湖南華銀能源技術有限公司 湖南華銀公司的LCC低階煤提質技術是在美國LFC［43］技術上改進而來的。該技術采用的是氣體熱載體的攪拌轉底爐（主旋轉篦式熱解器），熱解爐底部可以沿軸心旋轉，內含犁式機械攪拌器增強煤粉的分散和傳熱，通過水封防止煤氣的逸出，原料適用于3～70mm［44］的粒煤。后續在其技術上逐漸改進，增加旋轉篦式干燥爐和激冷盤，將干燥與熱解工段分開，提高焦油收率［45］；在爐體支撐處增加圓形鋼制軌道，以滿足大盤面的支撐便于設備的放大，水封處增加鱗片擋板，防止煤粉進入水封，保證設備的長周期運行［46］；進一步采用雙層空間網狀桁架支撐結構來消除熱應力對設備的影響［47］。目前該技術示范規模達到30萬噸/年，并獲得100萬噸/年裝置的工業許可。

（6）神華集團有限責任公司、北京低碳清潔能源研究所 神華集團有限責任公司在 2013年以前與中國神華煤制油化工有限公司合作，2014年之后與北京低碳清潔能源研究所合作，共申請多篇專利。神華的熱解技術采用的是回轉窯爐的爐型，系統一般包括干燥回轉窯、熱解回轉窯和加熱回轉窯，加熱回轉窯中實現熱半焦的升溫為熱解提供固體熱載體［48-49］。后續專利中為了改善固體熱載體粉化的問題，對半焦進行粒徑劃分，大顆粒半焦作為熱載體進入加熱回轉窯升溫循環［50］，并增加回轉窯熄焦裝置增加系統的余熱回收［51］，同時為了提高焦油收率、避免焦油引起的堵塞，將熱解回轉窯劃分為預熱段、第一熱解段和第二熱解段，第一熱解段為焦油釋出的位置，并在第一熱解段和第二熱解段中設油氣出口來縮短焦油在系統中的停留時間，減少焦油二次裂化和結焦，提高焦油收率［52］。

（7）北京國電富通科技發展有限責任公司 北京國電富通科技發展有限責任公司先后與北京中能華源投資有限公司、錫林浩特國能煤干燥有限公司以及北京國能普華環保工程技術有限公司申請了多篇熱解技術相關專利。國電富通的技術是基于傳統立式爐的改進，改進內容包括內燃式供熱改為外燃內熱供熱，采用多段分層的熱解方式來有效降低系統壓力并擴大原料粒徑適應性［53-54］。目前正在運行的爐型單套規模可達到50萬噸/年，原料粒徑為0～150mm，其中小于 0.1mm的比例可達 13%，小于0.2mm的比例達30%。

（8）浙江大學 浙江大學的熱解選用的是流化床熱解工藝，根據目標產品不同，可以采用不同的工藝流程。以煤氣、焦油、半焦為目標產品時［55］，使用流化床熱解爐和流化床半焦加熱爐相結合的方式，高溫半焦作為熱載體為熱解過程供熱；以焦油、熱解煤氣和合成氣為目標產品時［56］，使用流化熱解爐、流化氣化爐和流化燃燒爐耦合的方式，熱解產生的半焦經過流化床氣化，氣化殘炭再經燃燒生成高溫煤灰，高溫煤灰作為固體熱載體進入熱解爐供熱。目前現有裝置原煤用量為11t/h，能量轉化率為86.6%。

（9）陜西煤業化工集團神木天元化工有限公司、華陸工程科技有限責任公司 神木天元公司和華陸工程公司共同申請了關于熱解的多篇專利，目前尚均處于實質審查階段。天元公司的熱解技術采用的是回轉熱解爐的方式［57］，原煤處理30mm以下的粒徑，根據專利申請的范圍回轉熱解爐可采用直接加熱、間接加熱和直接間接相結合的方式。目前建成的6t/h的中試裝置采用的是間接加熱的方式，中試裝置中能效轉換率大于80%。神木天元和熱解相配套的延遲焦化技術也申請了相關專利，該技術將干餾之后未經處理的油氣直接經過延遲焦化以解決熱解油氣難以凈化和容易堵塞管道的問題［58］。

（10）大連理工大學、神木富油能源科技有限公司 大連理工大學的熱解研究始于1981年，2008年與神木富油公司合作共同開發熱解技術。其熱解技術采用的是固體熱載體的移動床熱解技術［59］。原煤經過干燥，與高溫半焦混合在移動床反應器中熱解，為了解決固體熱載體法引起的床層高度增加，焦油收率下降的問題，引入了導引式氣提技術強化油氣加速導出。目前該技術建成的單套裝置規模達60萬噸/年。并配套神木富油自有全餾分加氫技術，可對煤焦油進一步提質加工，生產石腦油、柴油等燃料油［60］。

（11）中國科學院過程工程研究所 中科院過程所為了克服外熱式間接加熱熱解反應器存在的傳熱速率慢以及熱解碎粉物料時存在的熱解氣逸出阻力大、停留時間長而導致焦油產率低、品質差的問題，提出了一種內構件移動床熱解技 術［61-62］。在熱解反應器中的含碳物質充填層中設置若干傳熱性能好、耐高溫的板式內構件，至少內構件的一端或一側與熱解反應器的高溫或加熱壁面緊密接觸，另一端直接與含碳物質接觸，熱量由高溫反應器的邊壁快速傳向內構件，從而經內構件快速加熱含碳物質，板式內構件壁面與含碳物質間構成間隙，提供熱解氣相產物的排出通道。專利中包含的反應器類型可以是固定床、流動床或流化床。該技術在100kg級中試試驗中，焦油收率可到葛金收率的90.3%，輕油比例大于 70%，甲苯不溶物小于 1%。目前正在建設的工業化裝置單套規模為50萬 噸/年。

5 結 語

（1）煤熱解技術處于技術成長期 熱解技術具有上百年的歷史，21世紀以前該技術一直處于萌芽期，2009年之后進入了技術成長期，專利數量和申請人都大幅度提高，技術發展迅速，其中中國的專利數量增長速度最快，但德、英、日、美等多國技術發展時間長，技術積累豐富，對我國的熱解技術發展具有重要的借鑒意義。

（2）專利布局日趨完善 隨著專利知識與市場競爭意識的增強，各專利國除關注本國的專利申請外，在技術的潛在市場也進行了相應的技術保護，其中澳大利亞是各國共同關注的熱門市場。

（3）國內外技術特點存在差異性 國內外的專利申請人均以企業為主，熱解技術發展初期獲得技術突破的均為立式爐熱解工藝，隨著技術的發展國外申請的技術多為氣體熱載體、流化床熱解技術，國內關注度最高的則為回轉窯式熱解技術。

（4）熱解技術的發展方向 針對熱解過程中產品收集、分離及后續利用等關鍵問題，根據專利信息分析精細劃分熱解過程，分段收集產品，減少焦油停留時間是解決問題的主要手段；針對整體系統的優化，以熱解為龍頭的多聯產技術的發展，采用燃燒、氣化技術與熱解技術向結合，可實現熱電化多聯產，提高體系的能效利用率。

（5）國內熱解技術存在的問題 目前由于專利申請人眾多，存在大量重復的工作，建議形成專利池，集中研發力量有效推進技術發展；加強高校及科研機構的研發力量，通過基礎理論試驗進一步支撐熱解技術的發展。

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Analysis on the patent information of coal pyrolysis

XU Jie，ZHENG Huaan，ZHANG Shengjun，JIA Peijun
（Shaanxi Coal and Chemical Technology Institute Co.，Ltd.，Xi'an 710065，Shaanxi，China）

The coal pyrolysis as one of the core technology of high efficient and clean utilization of coal，has advantages of high-efficiency，low-water，low-investment，low-pollution，etc. The development of coal pyrolysis accords with national conditions of looking for the high efficient and clean utilization of coal. In this paper，the patents about coal pyrolysis both in China and abroad are retrieved and gathered statistics. To provide reference for the development of coal pyrolysis in our country，this paper analyses the general trend，areal distribution，main patentees and technical characteristics，and grasps the research direction and key fields. The paper indicates that the coal pyrolysis has stepped into the growth period and the patent layout is more complete. Pyrolysis is given priority to with fluidized bed technology abroad，while the domestic technology is rotary furnace pyrolyzer. The difficulty of product separation is the key technique barrier. The current solution is to decrease the products mixing in different stages by more refine process control，step-product collection and reducing tar residence time to relieve the pressure on separation. The overall system trends to develop coal pyrolysis-polygeneration.

coal pyrolysis；patent；analysis

TQ 523

A

1000-6613（2016）10-3367-10

10.16085/j.issn.1000-6613.2016.10.050

2016-01-06；修改稿日期：2016-07-08。

及聯系人：徐婕（1985—），女，博士，工程師，研究方向為煤轉化。E-mail xuj0129@163.com。