探析當今煤直接液化技術(shù)及標準
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在中國首件煤直接液化專利出現(xiàn)在1985年，申請人為日本鋼管株式會社(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)在中國的專利申請量非常少，僅3件。1997年9月，原國家計委啟動了神華煤直接液化預(yù)可行性研究項目。此后，煤直接液化技術(shù)在中國的專利申請量開始逐年增長，但每年的專利申請量均不大。1998—2004年，煤直接液化技術(shù)每年的專利申請量不超過10件。2004年8月，神華集團煤直接液化工程開工建設(shè)。此后，煤直接液化技術(shù)專利年申請量開始有所增長，2005年之后煤直接液化技術(shù)專利年申請量維持在20件左右，其中在2010年達到頂峰，為30件。總體而言，煤直接液化技術(shù)專利申請的增長態(tài)勢與我國煤直接液化工程的建設(shè)緊密相關(guān)，但仍處于緩慢增長期。
煤直接液化專利申請人分析對煤直接液化領(lǐng)域179件專利的申請人進行了合并與整理，這179件專利申請共涉及57個專利申請人。前3位申請人共計申請專利79項，占該領(lǐng)域?qū)＠暾埩康?4.1%，其他單位專利申請均不超過10項?？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)專利申請人手中。其中以神華集團、中國石油化工股份有限公司(以下簡稱中國石化)和煤炭科學(xué)研究總院(以下簡稱煤科總院)的技術(shù)實力最強，專利申請分別為40、22、14件，分別占煤直接液化領(lǐng)域總專利申請量的22.35%、12.29%、9.50%。另外，國外申請人在中國針對煤直接液化技術(shù)的專利申請并不多，共涉及9個國外申請人，申請量僅12件，僅占全部專利申請量的6.7%。前3名分別為日本鋼管株式會社、三井造船株式會社和株式會社神戶制鋼所，各申請了2項專利。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企業(yè)手中，國外企業(yè)并未針對中國市場展開大規(guī)模的專利布局。
煤直接液化專利技術(shù)領(lǐng)域分析
國際專利分類表(以下簡稱IPC)是專利文獻分類和檢索的重要工具，根據(jù)IPC分類號可以識別不同專利的技術(shù)領(lǐng)域分布。通過對IPC分類號的檢索結(jié)果的統(tǒng)計和分析，對煤直接液化專利的技術(shù)領(lǐng)域分布進行了考察。依據(jù)專利的主分類號對IPC中所屬小類的位置進行了統(tǒng)計，結(jié)果如下:①B01F混合方法，如溶解、乳化、分散，專利申請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式設(shè)備，專利申請1件。④C01B氫、含氫混合氣、從含氫混合氣中分離氫，專利申請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2件。⑥C07C無環(huán)或碳環(huán)化合物，專利申請2件。⑦C08L高分子化合物的組合物，專利申請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4件。C10L不包含在其他類目中的燃料，專利申請7件。C10M潤滑組合物，專利申請1件。C22B金屬的生產(chǎn)或精煉，原材料的預(yù)處理，專利申請1件。D01F制作具有化學(xué)特征的人造長絲、線、纖維、鬃或帶子；專用于生產(chǎn)碳纖維的設(shè)備，專利申請2件。F04B液體變?nèi)菔綑C械泵，專利申請1件。F04D非變?nèi)菔奖?，專利申?件。F16K閥、龍頭、旋塞、致動浮子、通風或充氣裝置，專利申請5件。F23B只用固體燃料的燃燒方法或設(shè)備，專利申請1件。F23D燃燒器，專利申請1件。F23K燃燒設(shè)備的燃料供應(yīng)，專利申請4件。F28F通用熱交換或傳熱設(shè)備的零部件，專利申請2件。G01N借助于測定材料的化學(xué)或物理性質(zhì)來測試或分析材料，專利申請3件。
煤直接液化技術(shù)的專利共涉及23個小類，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)、液化殘渣制備活性炭(C01B)等方面也有少量專利申請，但申請量相對較少。針對分屬C10G小類下的99件專利(占全部專利申請量的55.3%)，根據(jù)IPC分類號的大組進行再次統(tǒng)計，結(jié)果如下：
1)由煤制備液體烴化合物，申請；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個或多個加氫處理工藝過程處理烴油；C10G67/00用至少1個加氫處理工藝過程和至少1個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)的專利申請占71件，占全部專利申請量的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，占全部專利申請量的14.5%。從煤直接液化技術(shù)領(lǐng)域分布來看，該領(lǐng)域研究熱點相對集中，大量專利申請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，但專利申請量較少。
煤直接液化主要專利申請人技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域
神華集團在2004年申請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)明方法能長期穩(wěn)定運轉(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，并同時為液化產(chǎn)品進一步加工提供優(yōu)質(zhì)原料。隨后，神華集團在煤直接液化領(lǐng)域累計申請了40件專利，從檢索結(jié)果來看，神華集團在煤液化各個方面都有相關(guān)專利，但重點在煤液化方法及油品加工和液化殘渣利用2個方面。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，神華集團的專利布局重心逐漸轉(zhuǎn)向煤液化殘渣處理和利用。神華集團在液化殘渣的處理和利用方面累計申請專利16項，其中12項為2010年之后申請的。在液化殘渣處理與利用方面，神華集團早期專利集中在液化殘渣作為鍋爐燃料燃燒，后期研究包括采用萃取方法提取液化殘渣中的瀝青烯，利用液化殘渣作為氣化爐氣化原料，制備活性炭和碳纖維等高附加值的炭材料等。專利申請的轉(zhuǎn)變說明神華目前正著重開展煤直接液化工程中殘渣利用的技術(shù)研究，其研發(fā)主要集中在殘渣燃燒、開發(fā)高附加值炭材料等方面。
從中國石化煤直接液化領(lǐng)域的專利申請情況來看，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。中國石化在煤直接液化領(lǐng)域申請專利22項，主要申請領(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個方面。其中，中國石化在煤直接液化方法及油品加工方法領(lǐng)域共計申請專利16項，包括4項煤直接液化方法(或催化劑)專利，12項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，中國石化累計申請專利8項，以環(huán)流反應(yīng)器為主。煤科總院是國內(nèi)最早從事煤直接液化技術(shù)研發(fā)的單位之一，其在1999年申請了首項煤直接液化技術(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)域累計申請專利17項，其中12項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，但均為實驗室裝置方面的專利申請。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，研究主要針對不同煤種、溶劑和催化劑展開，在這些方面研發(fā)實力較強。
我國煤直接液化技術(shù)標準現(xiàn)狀
煤直接液化相關(guān)標準化組織，在煤直接液化專業(yè)領(lǐng)域，目前全國煤炭標準化技術(shù)委員會、全國煤化工標準化技術(shù)委員會以及能源行業(yè)煤制燃料標準化技術(shù)委員會3個全國性和行業(yè)性標準化技術(shù)委員會承擔了煤直接液化技術(shù)標準的歸口管理工作。全國煤化工標準化技術(shù)委員會和能源行業(yè)煤制燃料標準化技術(shù)委員會分別成立于2009年和2011年，由于成立時間不長，其與煤直接液化相關(guān)的標準工作啟動時間也不長。
煤直接液化技術(shù)標準制修訂現(xiàn)狀，在煤直接液化技術(shù)國家標準方面，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項國家標準，均由煤科總院北京煤化工研究分院負責牽頭起草，由全國煤炭標準化技術(shù)委員會歸口管理。已納入國家標準編制計劃的推薦標準共6項:《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渣灰分的測定方法》《煤炭直接液化液化殘渣軟化點的測定方法(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定方法》，由全國煤炭標準化技術(shù)委員會歸口管理，這6個項目由煤科總院牽頭編制，主要為產(chǎn)品和相關(guān)分析標準。
在行業(yè)標準方面，國家能源局于2011年12月了“關(guān)于對2012年第一批能源領(lǐng)域擬立項行業(yè)標準計劃項目征求意見的函”，征求對標準計劃的意見。在直接液化方面，標準計劃項目涉及煤直接液化柴油、液化氣、石腦油、工業(yè)酚等產(chǎn)品標準，煤直接液化反應(yīng)器技術(shù)條件、煤制燃料自動化控制系統(tǒng)、煤直接液化項目產(chǎn)品能耗限額及計算方法、煤直接液化項目取水定額、煤制燃料產(chǎn)品危險特性安全規(guī)范、能源煤制燃料工程建設(shè)概算定額等系列技術(shù)標準，計劃的起草單位包括中國神華煤制油化工公司、北京低碳清潔能源研究所和中國第一重型機械股份公司等。在企業(yè)標準方面，神華集團為直接液化示范工程制定了一系列企業(yè)標準共8項:《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)標準尚不多，但隨著國家主管部門和有關(guān)企業(yè)對標準工作的日益重視，一批煤直接液化標準項目已經(jīng)立項或正在計劃中。通過這些標準的立項、編制和，我國煤直接液化技術(shù)領(lǐng)域的標準工作水平將得到大幅提升。
企業(yè)專利與技術(shù)標準相結(jié)合
專利是屬于知識產(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。標準是用于分享知識，技術(shù)和經(jīng)驗的工具。標準和專利之間有著共同的目的，就是鼓勵先進技術(shù)的產(chǎn)生和推廣。實際發(fā)展過程中“技術(shù)專利化，專利標準化、標準許可化”已經(jīng)被廣泛接受，技術(shù)標準與專利權(quán)結(jié)合越來越普遍。神華集團是煤直接液化主要的技術(shù)開發(fā)者和示范者，神華集團致力于推進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)標準的動力和潛力。神華集團等有關(guān)企業(yè)應(yīng)組織好內(nèi)部的標準化管理，知識產(chǎn)權(quán)、研發(fā)、生產(chǎn)和市場推廣等部門應(yīng)制定煤直接液化的標準體系，結(jié)合專利和專有技術(shù)，形成企業(yè)專屬標準。神華集團可結(jié)合自身產(chǎn)業(yè)化項目，推廣應(yīng)用含有專利和專有技術(shù)的標準，如果能形成事實標準、發(fā)展為公認的企業(yè)標準或行業(yè)標準，則將大幅提升企業(yè)的核心競爭力。
結(jié)論與建議
完善煤直接液化核心技術(shù)，加強周邊技術(shù)研發(fā)力度，加快完善專利布局。煤直接液化技術(shù)總體上專利申請量不大、增長速度較緩慢，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)部門加強支持力度，神華集團等有關(guān)企業(yè)應(yīng)針對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、運行等方面，在國內(nèi)和國外進行專利布局，構(gòu)建能夠涵蓋整個煤直接液化全流程的專利網(wǎng)，實現(xiàn)對我國煤直接液化核心技術(shù)更好地保護。
建立完善標準體系，加強煤直接液化技術(shù)標準工作。已的煤直接液化技術(shù)標準較少，隨著國家和行業(yè)一批技術(shù)標準項目的計劃、立項，未來技術(shù)標準工作將有大幅提升。主管部門和有關(guān)企業(yè)應(yīng)建立完善標準體系，加強技術(shù)標準工作，使技術(shù)標準工作和產(chǎn)業(yè)化進程相銜接，互相促進。企業(yè)應(yīng)發(fā)揮主體作用，推動專利和技術(shù)標準相結(jié)合。神華集團等有關(guān)企業(yè)應(yīng)發(fā)揮主體作用，適時將專利轉(zhuǎn)化為標準，在企業(yè)進行推廣，助推企業(yè)實現(xiàn)發(fā)展戰(zhàn)略。若這些標準能成為事實標準，獲得國內(nèi)、國際的廣泛認可，必將使我國在占領(lǐng)煤直接液化技術(shù)制高點的同時，取得更大的競爭優(yōu)勢。
本文作者：袁明 單位：神華集團有限責任公司