探析當(dāng)今煤直接液化技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)
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在中國(guó)首件煤直接液化專利出現(xiàn)在1985年，申請(qǐng)人為日本鋼管株式會(huì)社(后變更為新能源工業(yè)技術(shù)開發(fā)組織)，并最終獲得授權(quán)，專利號(hào)ZL85107623。該專利以經(jīng)催化活性改善的低品位鐵礦石為催化劑在高溫高壓條件下加氫使煤液化。1998年之前，煤直接液化技術(shù)在中國(guó)的專利申請(qǐng)量非常少，僅3件。1997年9月，原國(guó)家計(jì)委啟動(dòng)了神華煤直接液化預(yù)可行性研究項(xiàng)目。此后，煤直接液化技術(shù)在中國(guó)的專利申請(qǐng)量開始逐年增長(zhǎng)，但每年的專利申請(qǐng)量均不大。1998—2004年，煤直接液化技術(shù)每年的專利申請(qǐng)量不超過10件。2004年8月，神華集團(tuán)煤直接液化工程開工建設(shè)。此后，煤直接液化技術(shù)專利年申請(qǐng)量開始有所增長(zhǎng)，2005年之后煤直接液化技術(shù)專利年申請(qǐng)量維持在20件左右，其中在2010年達(dá)到頂峰，為30件。總體而言，煤直接液化技術(shù)專利申請(qǐng)的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)與我國(guó)煤直接液化工程的建設(shè)緊密相關(guān)，但仍處于緩慢增長(zhǎng)期。
煤直接液化專利申請(qǐng)人分析對(duì)煤直接液化領(lǐng)域179件專利的申請(qǐng)人進(jìn)行了合并與整理，這179件專利申請(qǐng)共涉及57個(gè)專利申請(qǐng)人。前3位申請(qǐng)人共計(jì)申請(qǐng)專利79項(xiàng)，占該領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量的44.1%，其他單位專利申請(qǐng)均不超過10項(xiàng)?？梢娒褐苯右夯夹g(shù)領(lǐng)域的技術(shù)集中度較高，大量專利集中在少數(shù)專利申請(qǐng)人手中。其中以神華集團(tuán)、中國(guó)石油化工股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱中國(guó)石化)和煤炭科學(xué)研究總院(以下簡(jiǎn)稱煤科總院)的技術(shù)實(shí)力最強(qiáng)，專利申請(qǐng)分別為40、22、14件，分別占煤直接液化領(lǐng)域總專利申請(qǐng)量的22.35%、12.29%、9.50%。另外，國(guó)外申請(qǐng)人在中國(guó)針對(duì)煤直接液化技術(shù)的專利申請(qǐng)并不多，共涉及9個(gè)國(guó)外申請(qǐng)人，申請(qǐng)量?jī)H12件，僅占全部專利申請(qǐng)量的6.7%。前3名分別為日本鋼管株式會(huì)社、三井造船株式會(huì)社和株式會(huì)社神戶制鋼所，各申請(qǐng)了2項(xiàng)專利。由上述分析可知，煤直接液化技術(shù)在主要專利都掌握在我國(guó)企業(yè)手中，國(guó)外企業(yè)并未針對(duì)中國(guó)市場(chǎng)展開大規(guī)模的專利布局。
煤直接液化專利技術(shù)領(lǐng)域分析
國(guó)際專利分類表(以下簡(jiǎn)稱IPC)是專利文獻(xiàn)分類和檢索的重要工具，根據(jù)IPC分類號(hào)可以識(shí)別不同專利的技術(shù)領(lǐng)域分布。通過對(duì)IPC分類號(hào)的檢索結(jié)果的統(tǒng)計(jì)和分析，對(duì)煤直接液化專利的技術(shù)領(lǐng)域分布進(jìn)行了考察。依據(jù)專利的主分類號(hào)對(duì)IPC中所屬小類的位置進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如下:①B01F混合方法，如溶解、乳化、分散，專利申請(qǐng)1件。②B01J化學(xué)或物理方法，例如，催化作用、膠體化學(xué)，以及有關(guān)設(shè)備，專利申請(qǐng)19件。③B25B不包含在其他類目中的用于緊固、連接、拆卸或夾持的工具或臺(tái)式設(shè)備，專利申請(qǐng)1件。④C01B氫、含氫混合氣、從含氫混合氣中分離氫，專利申請(qǐng)5件。⑤C04B石灰、氧化鎂、礦渣、水泥以及組合物，例如砂漿、混凝土或類似的建筑材料、人造石、陶瓷，專利申請(qǐng)2件。⑥C07C無環(huán)或碳環(huán)化合物，專利申請(qǐng)2件。⑦C08L高分子化合物的組合物，專利申請(qǐng)2件。⑧C10B含碳物料的干餾生產(chǎn)煤氣、焦炭、焦油或類似物，專利申請(qǐng)3件。⑨C10C焦油、焦油瀝青、石油瀝青、天然瀝青的加工、焦木酸，專利申請(qǐng)4件。⑩C10G烴油裂化。液態(tài)烴混合物的制備，如用于破壞性加氫反應(yīng)、低聚反應(yīng)、聚合反應(yīng)，專利申請(qǐng)99件。C10J由固態(tài)含碳物料生產(chǎn)發(fā)生爐煤氣、水煤氣、合成氣或生產(chǎn)含這些氣體的混合物，專利申請(qǐng)4件。C10L不包含在其他類目中的燃料，專利申請(qǐng)7件。C10M潤(rùn)滑組合物，專利申請(qǐng)1件。C22B金屬的生產(chǎn)或精煉，原材料的預(yù)處理，專利申請(qǐng)1件。D01F制作具有化學(xué)特征的人造長(zhǎng)絲、線、纖維、鬃或帶子；專用于生產(chǎn)碳纖維的設(shè)備，專利申請(qǐng)2件。F04B液體變?nèi)菔綑C(jī)械泵，專利申請(qǐng)1件。F04D非變?nèi)菔奖?，專利申?qǐng)9件。F16K閥、龍頭、旋塞、致動(dòng)浮子、通風(fēng)或充氣裝置，專利申請(qǐng)5件。F23B只用固體燃料的燃燒方法或設(shè)備，專利申請(qǐng)1件。F23D燃燒器，專利申請(qǐng)1件。F23K燃燒設(shè)備的燃料供應(yīng)，專利申請(qǐng)4件。F28F通用熱交換或傳熱設(shè)備的零部件，專利申請(qǐng)2件。G01N借助于測(cè)定材料的化學(xué)或物理性質(zhì)來測(cè)試或分析材料，專利申請(qǐng)3件。
煤直接液化技術(shù)的專利共涉及23個(gè)小類，主要集中在煤直接液化方法類別(C10G)。此外，催化劑或反應(yīng)器(B01J)、泵(F04D)、油品(C10L)、閥門(F16K)、液化殘?jiān)苽浠钚蕴?C01B)等方面也有少量專利申請(qǐng)，但申請(qǐng)量相對(duì)較少。針對(duì)分屬C10G小類下的99件專利(占全部專利申請(qǐng)量的55.3%)，根據(jù)IPC分類號(hào)的大組進(jìn)行再次統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如下：
1)由煤制備液體烴化合物，申請(qǐng)；73件。C10G1/00由油頁巖、油砂或非熔的固態(tài)含碳物料或類似物，如木材、煤制備液態(tài)烴混合物；C10G2/00由碳的氧化物制備組成不確定的液體烴混合物。2)烴油的精制，申請(qǐng)26件。C10G21/00在不存在氫的情況下，用選擇性的溶劑萃取精制烴油；C10G45/00用氫或生成氫的化合物精制烴油；C10G53/00在不存在氫的情況下，用2步或多步精制工藝過程處理烴油；C10G65/00僅用2個(gè)或多個(gè)加氫處理工藝過程處理烴油；C10G67/00用至少1個(gè)加氫處理工藝過程和至少1個(gè)僅在不存在氫的情況下的精制過程處理烴油。煤直接液化核心技術(shù)———由煤制備液體烴化合物相關(guān)的專利申請(qǐng)占71件，占全部專利申請(qǐng)量的40.8%，其余26件為煤液化油的精制處理(如加氫精制)相關(guān)的專利申請(qǐng)，占全部專利申請(qǐng)量的14.5%。從煤直接液化技術(shù)領(lǐng)域分布來看，該領(lǐng)域研究熱點(diǎn)相對(duì)集中，大量專利申請(qǐng)集中在由煤制備烴化合物領(lǐng)域，即煤加氫變成油這一技術(shù)環(huán)節(jié)。在煤液化油的精制、副產(chǎn)物處理、催化劑及反應(yīng)器、專用泵和閥門雖有專利布局，但專利申請(qǐng)量較少。
煤直接液化主要專利申請(qǐng)人技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域
神華集團(tuán)在2004年申請(qǐng)了首件煤直接液化技術(shù)專利(ZL200410070249.6，一種煤炭直接液化的方法)，該專利公開了一種煤炭直接液化方法，包括制備煤漿、液化反應(yīng)、氣液分離、蒸餾塔分離、產(chǎn)物加氫反應(yīng)等步驟，該發(fā)明方法能長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)、反應(yīng)器利用率和處理量大、反應(yīng)條件緩和，可防止礦物質(zhì)沉積，能最大限度提高液體收率，并同時(shí)為液化產(chǎn)品進(jìn)一步加工提供優(yōu)質(zhì)原料。隨后，神華集團(tuán)在煤直接液化領(lǐng)域累計(jì)申請(qǐng)了40件專利，從檢索結(jié)果來看，神華集團(tuán)在煤液化各個(gè)方面都有相關(guān)專利，但重點(diǎn)在煤液化方法及油品加工和液化殘?jiān)?個(gè)方面。2010年之前，專利主要集中在煤液化方法(含催化劑)和油品加工方法領(lǐng)域，2010年以后，神華集團(tuán)的專利布局重心逐漸轉(zhuǎn)向煤液化殘?jiān)幚砗屠?。神華集團(tuán)在液化殘?jiān)奶幚砗屠梅矫胬塾?jì)申請(qǐng)專利16項(xiàng)，其中12項(xiàng)為2010年之后申請(qǐng)的。在液化殘?jiān)幚砼c利用方面，神華集團(tuán)早期專利集中在液化殘?jiān)鳛殄仩t燃料燃燒，后期研究包括采用萃取方法提取液化殘?jiān)械臑r青烯，利用液化殘?jiān)鳛闅饣癄t氣化原料，制備活性炭和碳纖維等高附加值的炭材料等。專利申請(qǐng)的轉(zhuǎn)變說明神華目前正著重開展煤直接液化工程中殘?jiān)玫募夹g(shù)研究，其研發(fā)主要集中在殘?jiān)紵?、開發(fā)高附加值炭材料等方面。
從中國(guó)石化煤直接液化領(lǐng)域的專利申請(qǐng)情況來看，其技術(shù)創(chuàng)新主要集中在油品加氫(含加氫催化劑)和多相反應(yīng)器方面。中國(guó)石化在煤直接液化領(lǐng)域申請(qǐng)專利22項(xiàng)，主要申請(qǐng)領(lǐng)域分布在煤直接液化方法及油品加工方法和煤液化反應(yīng)器2個(gè)方面。其中，中國(guó)石化在煤直接液化方法及油品加工方法領(lǐng)域共計(jì)申請(qǐng)專利16項(xiàng)，包括4項(xiàng)煤直接液化方法(或催化劑)專利，12項(xiàng)液化油品加工處理專利，例如加氫穩(wěn)定、加氫提質(zhì)等。在煤液化反應(yīng)器領(lǐng)域，中國(guó)石化累計(jì)申請(qǐng)專利8項(xiàng)，以環(huán)流反應(yīng)器為主。煤科總院是國(guó)內(nèi)最早從事煤直接液化技術(shù)研發(fā)的單位之一，其在1999年申請(qǐng)了首項(xiàng)煤直接液化技術(shù)專利(ZL99103015.X，漿狀高分散鐵基煤液化催化劑的制備)，涉及能源領(lǐng)域煤炭直接液化催化劑的制備方法。此后，煤科總院在煤直接液化領(lǐng)域累計(jì)申請(qǐng)專利17項(xiàng)，其中12項(xiàng)集中在煤液化方法及油品加工領(lǐng)域，在反應(yīng)器方面雖有3件申請(qǐng)，但均為實(shí)驗(yàn)室裝置方面的專利申請(qǐng)。從專利檢索結(jié)果來看，煤科總院主要以煤直接液化方法和催化劑為主，研究主要針對(duì)不同煤種、溶劑和催化劑展開，在這些方面研發(fā)實(shí)力較強(qiáng)。
我國(guó)煤直接液化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀
煤直接液化相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化組織，在煤直接液化專業(yè)領(lǐng)域，目前全國(guó)煤炭標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)、全國(guó)煤化工標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)以及能源行業(yè)煤制燃料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)3個(gè)全國(guó)性和行業(yè)性標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)承擔(dān)了煤直接液化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的歸口管理工作。全國(guó)煤化工標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)和能源行業(yè)煤制燃料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)分別成立于2009年和2011年，由于成立時(shí)間不長(zhǎng)，其與煤直接液化相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)工作啟動(dòng)時(shí)間也不長(zhǎng)。
煤直接液化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制修訂現(xiàn)狀，在煤直接液化技術(shù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方面，主要有GB/T23251—2009《煤化工用煤技術(shù)導(dǎo)則》和GB/T23810—2009《直接液化用原料煤技術(shù)條件》2項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，均由煤科總院北京煤化工研究分院負(fù)責(zé)牽頭起草，由全國(guó)煤炭標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)歸口管理。已納入國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)編制計(jì)劃的推薦標(biāo)準(zhǔn)共6項(xiàng):《煤炭直接液化油品技術(shù)條件》《煤炭直接液化生成氣的組成分析氣相色譜法》《煤炭直接液化液化殘?jiān)曳值臏y(cè)定方法》《煤炭直接液化液化殘?jiān)浕c(diǎn)的測(cè)定方法(環(huán)球法)》《煤炭直接液化液化重質(zhì)產(chǎn)物組分分析溶劑萃取法》《煤炭直接液化油煤漿表觀粘度的測(cè)定方法》，由全國(guó)煤炭標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)歸口管理，這6個(gè)項(xiàng)目由煤科總院牽頭編制，主要為產(chǎn)品和相關(guān)分析標(biāo)準(zhǔn)。
在行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方面，國(guó)家能源局于2011年12月了“關(guān)于對(duì)2012年第一批能源領(lǐng)域擬立項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃項(xiàng)目征求意見的函”，征求對(duì)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃的意見。在直接液化方面，標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃項(xiàng)目涉及煤直接液化柴油、液化氣、石腦油、工業(yè)酚等產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，煤直接液化反應(yīng)器技術(shù)條件、煤制燃料自動(dòng)化控制系統(tǒng)、煤直接液化項(xiàng)目產(chǎn)品能耗限額及計(jì)算方法、煤直接液化項(xiàng)目取水定額、煤制燃料產(chǎn)品危險(xiǎn)特性安全規(guī)范、能源煤制燃料工程建設(shè)概算定額等系列技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)劃的起草單位包括中國(guó)神華煤制油化工公司、北京低碳清潔能源研究所和中國(guó)第一重型機(jī)械股份公司等。在企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方面，神華集團(tuán)為直接液化示范工程制定了一系列企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)共8項(xiàng):《煤直接液化和煤化工產(chǎn)品總分類》《煤直接液化和煤化工產(chǎn)品燃料(F類)分組》《煤直接液化輕柴油》《煤直接液化石腦油》《液化氣》《高級(jí)液化氣》《工業(yè)酚》《煤直接液化車用柴油》。目前已頒布的煤直接液化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)尚不多，但隨著國(guó)家主管部門和有關(guān)企業(yè)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)工作的日益重視，一批煤直接液化標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目已經(jīng)立項(xiàng)或正在計(jì)劃中。通過這些標(biāo)準(zhǔn)的立項(xiàng)、編制和，我國(guó)煤直接液化技術(shù)領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)工作水平將得到大幅提升。
企業(yè)專利與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)相結(jié)合
專利是屬于知識(shí)產(chǎn)權(quán)中工業(yè)產(chǎn)權(quán)的一種權(quán)利，專利制度不僅鼓勵(lì)發(fā)明創(chuàng)造，同樣也有利于發(fā)明創(chuàng)造的推廣應(yīng)用。標(biāo)準(zhǔn)是用于分享知識(shí)，技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)的工具。標(biāo)準(zhǔn)和專利之間有著共同的目的，就是鼓勵(lì)先進(jìn)技術(shù)的產(chǎn)生和推廣。實(shí)際發(fā)展過程中“技術(shù)專利化，專利標(biāo)準(zhǔn)化、標(biāo)準(zhǔn)許可化”已經(jīng)被廣泛接受，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與專利權(quán)結(jié)合越來越普遍。神華集團(tuán)是煤直接液化主要的技術(shù)開發(fā)者和示范者，神華集團(tuán)致力于推進(jìn)煤炭的升值和清潔轉(zhuǎn)化，高速發(fā)展煤炭清潔轉(zhuǎn)化產(chǎn)業(yè)。就煤直接液化技術(shù)而言，其核心工藝、催化劑、裝備等已經(jīng)獲得專利權(quán)，并經(jīng)過了示范工程的驗(yàn)證，具有行業(yè)的超前性和領(lǐng)先性，在富煤少油的地區(qū)具有推廣意義，其專利和專有技術(shù)具有轉(zhuǎn)化為技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的動(dòng)力和潛力。神華集團(tuán)等有關(guān)企業(yè)應(yīng)組織好內(nèi)部的標(biāo)準(zhǔn)化管理，知識(shí)產(chǎn)權(quán)、研發(fā)、生產(chǎn)和市場(chǎng)推廣等部門應(yīng)制定煤直接液化的標(biāo)準(zhǔn)體系，結(jié)合專利和專有技術(shù)，形成企業(yè)專屬標(biāo)準(zhǔn)。神華集團(tuán)可結(jié)合自身產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目，推廣應(yīng)用含有專利和專有技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)，如果能形成事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)、發(fā)展為公認(rèn)的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，則將大幅提升企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。
結(jié)論與建議
完善煤直接液化核心技術(shù)，加強(qiáng)周邊技術(shù)研發(fā)力度，加快完善專利布局。煤直接液化技術(shù)總體上專利申請(qǐng)量不大、增長(zhǎng)速度較緩慢，專利工作較科技創(chuàng)新工作和示范工程顯得有些滯后。建議政府有關(guān)部門加強(qiáng)支持力度，神華集團(tuán)等有關(guān)企業(yè)應(yīng)針對(duì)煤直接液化核心和周邊技術(shù)，在工藝、催化劑、裝備、工程技術(shù)、產(chǎn)品、運(yùn)行等方面，在國(guó)內(nèi)和國(guó)外進(jìn)行專利布局，構(gòu)建能夠涵蓋整個(gè)煤直接液化全流程的專利網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)我國(guó)煤直接液化核心技術(shù)更好地保護(hù)。
建立完善標(biāo)準(zhǔn)體系，加強(qiáng)煤直接液化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)工作。已的煤直接液化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)較少，隨著國(guó)家和行業(yè)一批技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目的計(jì)劃、立項(xiàng)，未來技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)工作將有大幅提升。主管部門和有關(guān)企業(yè)應(yīng)建立完善標(biāo)準(zhǔn)體系，加強(qiáng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)工作，使技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)工作和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程相銜接，互相促進(jìn)。企業(yè)應(yīng)發(fā)揮主體作用，推動(dòng)專利和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)相結(jié)合。神華集團(tuán)等有關(guān)企業(yè)應(yīng)發(fā)揮主體作用，適時(shí)將專利轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)，在企業(yè)進(jìn)行推廣，助推企業(yè)實(shí)現(xiàn)發(fā)展戰(zhàn)略。若這些標(biāo)準(zhǔn)能成為事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，獲得國(guó)內(nèi)、國(guó)際的廣泛認(rèn)可，必將使我國(guó)在占領(lǐng)煤直接液化技術(shù)制高點(diǎn)的同時(shí)，取得更大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
本文作者：袁明 單位：神華集團(tuán)有限責(zé)任公司