煙氣脫硫技術專利現狀分析

陶漢中，徐巖(南京工業大學能源科學與工程學院，江蘇 南京 211816)

0 引言

我國的能源構造在不斷地優化，但燃煤發電所造成的污染一直是重要的問題之一[1]。根據相關數據顯示，目前電煤的消耗量大約占我國煤炭總產量的50%，煤燃燒所釋放的SO2占據我國SO2總排放量的一半左右[2-3]。我國SO2的排放量很高，長期無法得到有效地控制，這造成了硫資源的嚴重浪費，也直接導致了嚴重的環境污染問題。尤其是針對火電等行業，近年來的排放量在不斷地升高[4-5]。為了進一步控制和解決環境污染問題，就必須要嚴格地控制SO2的排放濃度。要實現可持續發展的目標，減少CO2、SO2、NOx、煙塵和重金屬等對大氣環境的污染，就要不斷地開發清潔的煤炭燃燒技術[6]。

文章以世界煙氣脫硫技術專利申請數據為分析樣本。同時，隨著國家相關加強空氣治理政策措施的實施，煙氣脫硫脫硝技術市場將迎來新的發展機遇。因此，研究分析近年來該領域相關技術的國內外專利布局，掌握國外重要技術公司的專利分布和布局策略。而且，比較國內外專利技術和專利申請的差異，合理利用專利規則，規避外國企業的產業技術壁壘。此外，保護國內創新主體的研究成果對促進我國相關產業的健康發展具有很大的參考價值。

1 歷年發展趨勢分析

如圖1所示，脫硫專利從2012年到2015年一直保持著平穩增長，從2018年開始逐漸保持平穩，但2020年對比上一年增加了1 000余件。這表明雖然目前脫硫產業逐漸成熟，但還有一定的探索空間。

圖1 脫硫專利歷年申請趨勢

2 申請區域分布分析

脫硫的專利申請區域主要集中在位于華北、華東等經濟發達區域，北京是全國重點科研區域，匯集很多頂尖高校，而江蘇、山東、浙江、遼寧多為沿海沿江區域，目前我國大力發展非固定源例如船舶脫硫項目，這為相關科研項目帶來許多便利。

3 專利技術領域分析

如圖2所示的是脫硫技術發展趨勢，脫硫專利的技術主要分布在B01D(分離)、C10G(烴油裂化；液態烴混合物的制備，例如用破壞性加氫反應、低聚反應、聚合反應)、C02F(水、廢水、污水或污泥的處理)。在B01D小類中，申請量最多的是B01D53/00(氣體或蒸氣的分離；從氣體中回收揮發性溶劑的蒸氣；廢氣例如發動機廢氣、煙氣、煙霧、煙道氣或氣溶膠的化學或生物凈化)、B01D50/00(用于從氣體或蒸氣中分離粒子的組合器械)；在C02F小類中，申請量最多的是C02F103/00(待處理水、廢水、污水或污泥的性質)。

圖2 脫硫專利技術發展趨勢

4 申請人技術領域分析

圖3所示的是脫硫專利申請人的技術領域。從圖中可看出各個公司的研發側重點各有不同，中國石油化工股份有限公司及其子公司和中國石油大學側重于C10G(烴油裂化；液態烴混合物的制備，例如用破壞性加氫反應、低聚反應、聚合反應)、B01J(化學或物理方法，例如，催化作用或膠體化學；其有關設備)；武漢鋼鐵和鞍鋼更側重于C21C(生鐵的加工處理，例如精煉、熟鐵或鋼的冶煉；熔融態下鐵類合金的處理)，特別地，武漢鋼鐵在C22C(合金)、C21D(合金的處理)的研發更側重，這兩個方面很少有其他公司申請。

圖3 申請人技術領域分析

5 申請人合作關系分析

圖4所示的是脫硫專利申請人的合作關系。其中兩大巨頭公司國家電網有限公司、中國石油化工股份有限公司輻射了多個子公司和其他機構的合作。除公司內的子公司外，中石化和華東理工大學、大連理工大學、中國科學院大連化學物理研究所都有合作。國家電網與華北電力科學研究院有限責任公司、江蘇方天電力技術有限公司、湖北工程學院合作關系密切。中國神華能源股份有限公司與國能粵電臺山發電有限公司、三河發電有限責任公司、內蒙古國華準格爾發電有限責任公司、華中科技大學、杭州快凱高效節能新技術有限公司等合作尤為密切。

圖4 脫硫專利申請人合作關系

6 專利技術生命周期分析

圖5所示的是脫硫專利生命周期。在專利技術發展的不同階段，專利申請數量和專利申請人數量一般呈現周期性規律。生命周期分析評估技術是否還有投資價值，有助于了解關鍵技術是否被市場淘汰，有助于確定技術是否需要投入任何進一步的成本。主要分為三個階段，首先是2012年之前的萌芽階段。重要的基礎發明就是在這個階段誕生的。在這個階段，研發主要集中在少數公司。專利申請和專利申請人數不多，集中度高。更何況隨著基礎發明的縱橫發展和應用發明專利的逐漸出現，2013年—2017年的統計是一個增長期。現階段技術有所突破，市場有所拓展。涉案企業數量增加，專利申請和專利申請人數大幅上升。2018年后逐漸平穩，說明技術已經成熟。

圖5 脫硫專利生命周期

7 結語

目前煙氣脫硫年度專利申請量基本穩定，核心專利比例逐年下降。表明濕法煙氣脫硫技術處于成熟階段，氧化硫的分離方法是該技術的主要方面，我國煙氣脫硫技術已走在世界前列。自20世紀80年代以來，濕法脫硫技術已經發展了多年，世界范圍內該領域的專利申請數量不斷增加。與此同時，國內申請人在該領域的專利申請數量也大幅增加，但國內申請人大多集中在科研機構和大學。專利技術水平相對較低，產業化程度也有待提高，缺乏專利優化布局。然而，國外相關企業已經將中國作為該領域專利申請的重點領域。雖然外國企業在申請量上沒有優勢，但經過多年的專利布局，已經形成了相對完善的專利保護體系。