低溫SCR脫硝催化劑專利技術綜述

權桂英，鐘玉姣，鄧仲焱，劉喬卉，權 國

(1.國家知識產權局專利局專利審查協作四川中心，四川 成都 610213；2.東方電氣股份有限公司，四川 成都 611731)

1 引言

氮氧化物(NOx)是鍋爐和內燃機排放氣體中的主要有害物質之一，是造成酸雨的主要原因，也是形成近地層大氣臭氧、二次微細顆粒污染、地表水富營養化以及光化學煙霧的主要原因。目前造成大氣污染的氮氧化物主要有一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)，其主要來源為移動源(機動車，約占49%)和固定源(火力發電廠、工業鍋爐，約占46%)[1]。隨著人們環保意識的增強，氮氧化物的脫除與減排日益提上環保部門以及各生產單位的日程。

選擇性催化還原法(Selective Catalytic Reduction，SCR)脫硝是目前國際上應用最為廣泛的脫硝技術[2]。在實際運行中，由于SCR系統布置位置靠前、運行工況改變和應用領域擴寬等原因，使得現有催化劑維護頻繁、損耗嚴重和壽命較短[3]。因此，尋求與鍋爐系統排煙溫度(120～250℃)相匹配的低溫脫硝技術成為當前研究的熱點。低溫脫硝反應器布置在除塵和脫硫設備之后，通過脫硝反應器的煙氣具有低溫、低硫、低灰等特性，避免了催化劑高溫燒結和中毒，無需對鍋爐系統進行改造和煙氣加熱，從而節省操作成本、降低能耗。本文著重研究了低溫SCR脫硝催化劑的全球專利申請狀況、中國專利申請狀況以及重點申請人情況，對其進行統計與分析，以期掌握該領域的技術發展狀況，為相關領域技術人員帶來有益幫助。

2 低溫SCR脫硝催化劑專利技術分析

2.1 專利申請趨勢

如圖1所示為低溫SCR脫硝催化劑技術全球專利申請量年度分布趨勢圖。

圖1 低溫SCR脫硝催化劑全球申請趨勢

從圖1可以看出，低溫SCR脫硝催化劑的相關專利最早出現在1976年，截止到2005年，該階段專利申請量較少，年申請量均在10項以下。在該階段，日本是主要的專利申請國，其他國家在低溫SCR脫硝領域鮮有研究。從2006年至2010年，低溫SCR脫硝催化劑的專利申請出現增長趨勢，這一階段處于技術的發展期，中國、美國、韓國、德國等國家在低溫SCR脫硝領域均開始進行研究，其中中國的專利申請量高于其他所有國家專利申請量之和，這表明中國更加重視低溫SCR脫硝催化劑的研究。2011年以后，低溫SCR脫硝催化劑的相關專利申請量持續快速增長，在該階段，中國是主要的專利申請國家，2015年中國的相關專利申請突破100項，而其他國家的相關專利申請較少，年均申請量在10項左右。

圖2所示為低溫SCR脫硝催化劑技術相關專利主要申請國別分布情況。從圖2可以看出，與低溫SCR脫硝催化劑全球專利申請量趨勢一致，中國是低溫SCR脫硝催化劑領域最主要的申請國，具體地，中國占69%，日本占14%，美國占7%，韓國占4%，德國占1%，其他國家占5%。中國關于低溫SCR脫硝催化劑的專利申請占據了全球專利申請總數量的半數多，大幅領先于其他國家和地區。

圖3是各國申請人在華專利布局。可以看出，中國是低溫SCR脫硝催化劑最重要的市場，國內提交的專利申請比例高達91%。各國專利申請人非常重視在中國的專利布局，而另一方面國內申請人在全球其他的專利布局意識較弱，較少會向其他國家遞交專利申請。以全球申請量排名前四位的申請人為例，三菱重工業株式會社在美國、韓國、中國提交了申請，巴斯夫公司在日本、中國、歐盟提交了申請，而中國的天津大學和華南理工大學只提交了國內申請。

圖2 全球專利申請國別分布

圖3 各國申請人在華專利布局

2.2 重要申請人分析

表1 全球重要專利申請人

表1(續)

表1為低溫SCR脫硝催化劑技術領域排名前12的全球重要申請人及其申請量。由表1可以看出，在低溫SCR脫硝催化劑領域，專利申請分布比較分散，數量規模上沒有拉開較大差距，所有申請人的申請量均沒有超過25項。就申請人所屬國家分布來看，前12位申請人主要來自于中國，共占據9個名額。其中，中國的9位主要申請人中有8位是中國的高校和科研機構，僅有1位是公司性質。由此可以看出，在低溫SCR脫硝催化劑領域，國內高校和科研機構占據巨大優勢。安徽元琛環保科技有限公司是國內低溫SCR脫硝催化劑專利申請量較多的公司，該公司所申請的12項專利目前有1項被駁回，其他均在審。申請量較多的高校如天津大學的16項專利申請中目前有11件獲得授權，2項在審。在除中國之外的他國申請人中，日本、美國、德國各有一位申請人進入申請量排名前12位中。

2.3 核心專利統計

根據數據庫中專利文獻的被引頻次數對低溫SCR脫硝催化劑技術的專利申請進行排序，列出被引頻次排名前10的專利申請的公開號、申請人、發明名稱、涉及國家等信息，具體如表2所示。從表2可以看出，該10篇核心專利的被引次數最高為37次，最少為14次；從公開號和申請人來看，上述10篇核心專利主要涉及中國、日本和美國三個國家，可以看出，中國、日本和美國在低溫SCR脫硝催化劑領域的技術含量較高。從上述10篇核心專利涉及的活性組分技術分支來看，其中5篇涉及錳基低溫SCR脫硝催化劑，2篇涉及釩基低溫SCR脫硝催化劑，1篇涉及鐵基低溫SCR脫硝催化劑，1篇涉及銅基低溫SCR脫硝催化劑，1篇涉及鈰基低溫SCR脫硝催化劑。在實際文獻閱讀過程中，經統計，錳基催化劑和釩基催化劑的專利申請量高于鐵基、銅基和鈰基催化劑的專利申請量。結合上述核心專利技術分支統計結果可以看出，錳基催化劑和釩基催化劑在該領域研究成效較大。

表2 核心專利基本信息

3 結語

總體而言，低溫SCR脫硝催化劑技術門檻不高，技術準入較易，申請人較為分散。中國的低溫SCR脫硝催化劑的相關專利均以本國市場為主，目前在該領域起主導作用的申請人主要是高校和科研院所，說明我國該領域專利技術的產業化水平較低，且幾乎沒有向國外布局。