基于全球專利分析的單元醇胺研發機構競爭力比較

魏鳳，周洪，張賢，李小春

（1 中國科學院武漢文獻情報中心，湖北 武漢 430071；2 科技部21 世紀議程管理中心，北京 100038；3 中國科學院武漢巖土力學研究所，湖北 武漢 430071）

二氧化碳捕集、利用與封存（CCUS）是我國實現CO2控制目標及化石能源可持續利用的必要途徑，具有較大的產業前景，受到國際社會的普遍關注[1-5]。2013年5月，我國國家發展與改革委員會發布《關于推動碳捕集、利用和封存試驗示范的通知》鼓勵CCUS 示范，首次明確CCUS 未來商業化導向。

CO2捕集是CCUS 實施的首要技術環節，是將煙氣排放中的CO2吸收、吸附、提純的技術。單乙醇胺（MEA）吸附CO2技術是利用乙醇胺溶液與煙氣中CO2發生反應，從而捕集CO2的技術，是較具可行的CO2捕集技術之一，具有吸收CO2速度快、負載大等優點，適用于大規模、大流量排氣源的CO2捕集技術[6-8]。

本文將從技術和市場競爭的角度，通過專利分析，研究并掌握全球MEA 技術研發機構在專利數量、核心專利、專利覆蓋地區、重要技術專利、專利引用頻次、專利申請合作關系等方面的特點，分析各研發機構在MEA 技術領域的競爭實力，期望為我國MEA 技術研發和專利申請保護提供現實指導與借鑒。

1 研究目標

利用MEA 捕集煙氣中CO2的技術較為成熟，已經在天然氣處理和制胺等化工領域中得到大量應用，但是用于大流量CO2源的捕集在國內尚還處于開發應用階段。一般而言，MEA 具有CO2吸收速率快、CO2脫除效率高等優點，但是也存在解吸能耗高、成本高等不利因素，嚴重阻礙了MEA 在處理大流量CO2氣流中的應用，因此如何通過設備、工藝、提高效率、穩定性、節約能耗、水消耗等關鍵技術問題的解決以實現MEA 對CO2捕集的規模化應用，是MEA 技術研發所關注的重要問題[9-11]。

針對上述問題，本文將開展全球的MEA 研發機構的專利分析，通過對研發機構MEA 專利申請數量、專利較多的技術領域、專利覆蓋地區、重要技術專利、核心專利、專利權人的合作關系等知識產權信息的分析，研究研發機構在MEA 技術領域的競爭力。

2 專利檢索與分析方法

為了深入分析MEA 技術研發機構全球發展態勢與技術分布情況，分別在采用德溫特創新索引國際專利數據庫（DII）和中國科學院專利在線平臺專利數據庫的基礎上，結合兩者的數據信息，來開展MEA 技術專利的篩選和清理。

在確定檢索方法時，主要在以MEA 為主的技術基礎上，確定關鍵詞，設定專利檢索式，如表1所示。最終的檢索方式是對表1 中兩種主題檢索式的結合。MEA 專利檢索的截止日期為2014年4月15 日。

表1 MEA 專利檢索式

3 MEA 研發機構全球競爭力結果及分析

基于對MEA 技術專利數據信息的檢索，利用Thomson data analyzer（TDA）、Aureka 和Thomson innovation（TI）等專業的專利分析工具和平臺，以及Microsoft Excel 數據分析軟件，檢索到MEA 專利390 多項，下面將從專利申請數量、專利權覆蓋地區/國家、專利技術分布、專利引用頻次等方面，研究全球研發機構在MEA 技術領域的競爭力。

3.1 從專利數量看MEA 研發機構的競爭力

圖1 表示了全球MEA 專利申請數量前10 名的研發機構排名情況。MEA 專利申請量最多的機構（即專利權人）是法國石油研究院，專利量達到31項，其次為三菱重工（25 項）、殼牌（14 項）、關西電力（13 項）、巴斯夫集團（12 項）、清華大學（9項）、埃克森美孚研究與工程公司（8 項）等12 家研發機構（含數量相同情況），這些研發機構的專利數量都不低于5 項。

從研發機構所屬國來看，美國有5 家機構，分別是埃克森美孚研究與工程公司、陶氏化學、通用電力、CO2解決方案公司、得克薩斯大學，日本有三菱重工、關西電力2 家機構，法國包括阿爾斯通和法國石油研究院2 家機構，中國包括清華大學、中國石化2 家機構，荷蘭、德國分別有殼牌、巴斯夫集團1 家機構。

圖1 基于MEA 專利數量多少的全球研發機構排名

3.2 從專利申請保護地區看MEA 技術機構競爭力

表2表示了專利數量排名前10位的研發機構在全球10 個主要地區專利申請保護及專利數量的情況。從研發機構所屬國來看，研發機構在所屬國申請的專利數量一般高于在其他國家申請的專利量；從研發機構在世界知識產權保護組織（WO）申請的專利數來看，法國石油研究院、殼牌在WO 的專利數量最多，表明兩個機構都比較重視在全球的專利保護，我國機構沒有在WO 申請MEA 專利保護；從專利覆蓋地區來看，三菱、殼牌、陶氏化學、巴斯夫4 家機構申請的專利保護地區最多，至少達10個國家，中國清華大學、中國石化申請的專利保護地區最少，僅在華申請保護，法國石油研究院、關西電力、埃克森美孚公司等其他國外機構的專利保護地區（國家）均已達到6 個以上，表明國外公司均比較重視在全球其他國家或地區的專利保護。

從研發機構關注的專利保護地區數量來看，世界知識產權組織、美國、歐專局、中國、加拿大是MEA 研發機構專利保護的重點地區，其次為日本、澳大利亞。

3.3 從前10 名MEA 研發機構專利申請的技術 領域

表3表示了專利數量排名前10的研發機構專利申請的技術領域及近3年專利技術領域的變化情況。從技術領域分布來看，13 個研發機構都較關注通過吸收作用分離的MEA 技術，其中有10 家機構同時還關注碳氧化物分離技術，有3 家機構關注酸性氣體組分中二氧化碳的分離，排名前3 位的研發機構在上述3 個技術領域申請的專利數量較多；從近3年專利申請技術的變化來看，每家機構在技術專利申請上呈現出較各自特點，表示各家機構都在MEA 技術的不同方向開展研發并申請專利，排名靠前的法國石油研究院、三菱重工、關西電力這3 家機構在酸性氣體組分中二氧化碳分離技術的專利數量均呈上升趨勢，其中法國石油研究院近3年還加強對抗氧劑組合物的研發，三菱重工加強在煙廢氣裝置的研發，殼牌加強在熱交換技術、固體吸附劑方面的研發，其他機構近3年在MEA 技術的研發重點見表3 所示。

表2 主要機構的專利申請保護地區及專利數量

3.4 從MEA 核心專利分析看研發機構競爭力

為了反映MEA 研發機構的核心專利情況，文中將通過專利被引用次數來判定是否核心專利。表4 表示被引用頻次較高的專利排名及所屬專利權人、名稱、編號及用途。從表4 中可看到，專利引用頻次最高的前10 家機構包括挪威海德魯公司、空氣動力公司、殼牌、南加州大學、巴斯夫集團、三菱重工/關西電力、福陸公司、渥太華大學，這些機構所申請的專利均可用于二氧化碳在煙氣或廢氣或酸性氣體中的分離，其中三菱重工/關西電力的兩項專利均列在前10 名。此外，南加州大學、三菱重工/關西電力都在華申請了專利。

表3 專利數量前10 位的研發機構（專利權人）關注的技術領域及變化

為了進一步研究專利被引頻次較高的研發機構所關注的技術問題，對表4 中的相關專利進行解讀，結果反映出這些研發機構最關注的是腐蝕、水消耗、能耗、吸收能力、降解等技術問題，尤其對能耗、吸收能力問題的研發最為關注，占比均達到23%以上，具體見圖2 所示。

3.5 從MEA 研發機構之間的合作關系及強度分析

為了了解MEA 研發機構之間的關聯性，對這些研發機構之間的合作關系及合作強度進行了分析，如圖3 所示。從機構之間的合作關系來看，專利合作關系主要建立在具有相同所屬國的機構之間，圖3 反映了在3 個國家的機構發生了合作關系：法國石油研究院和法國國家科學院、法國薩瓦大學、日本三菱重工和關西電力、美國陶氏化學與英力士集團、阿爾斯通和Altmerge 有限責任公司、中國石化和南京化工研究院；另有殼牌、通用電力、清華大學等機構僅為獨立申請專利。

圖2 被引頻次前10 名的研發機構關注的重要技術問題

從合作形式上看，主要分為兩種：一是合作機構雙方除各自申請專利外，還合作申請專利，如中國石化和南京化工研究院；二是合作機構雙方有一 方獨立申請專利，另一方無獨立申請專利，所有專利均是合作申請的，如日本的三菱重工和關西電力之間，三菱重工共25 項專利，其中有12 項專利為獨立申請，有13 項專利與關西電力合作申請，關西電力并沒有獨立申請MEA 專利。

從合作強度來看，日本三菱和關西電力在MEA專利合作強度最大，共有13 項專利為雙方合作申請，合作專利比例達到50%，中國石化和南京化工研究院、美國陶氏化學與英力士集團分別合作申請2 項專利，法國石油研究院和法國國家科學院、法國薩瓦大學、阿爾斯通和Altmerge 有限責任公司各合作1 項專利。

4 結 論

MEA 是CO2分離與捕集的重要技術之一。基于MEA 專利數據分析，對全球MEA 研發機構的專利數量、保護地區、技術領域、核心專利及關注的技術重點、及機構間合作關系的對比分析，反映了美、日、歐的MEA 研發機構在專利技術的競爭能力較強，主要表現在如下方面。

（1）從專利數量和機構間合作關系相結合的角度，法國石油研究院、三菱重工、殼牌、巴斯夫、清華大學的MEA 專利申請數量較多；從所屬國來看，美國機構、法國公司、荷蘭公司的專利總數最多，因此中國應加大對MEA 技術的研發與專利申請，避免相關技術受到市場制約。

（2）與中國機構相比，國外機構更為注重全球范圍的專利保護，三菱、殼牌、陶氏化學、巴斯夫等4 家機構申請的專利保護地區最多；其中歐洲、北美和中國是研發機構專利保護的重點地區和國家，這與技術發展和市場占有具有密切關系。因此，我國不僅要注重專利的全球保護，更應該對在華申請的外國專利提高警惕，以防阻礙本國的技術進步和保護國內市場。

表4 被引頻次較高的核心專利及所屬研發機構、用途

（3）吸附分離方法和酸性氣體中CO2分離技術是MEA 研發機構普遍關注的熱點問題，尤其是在能耗、吸收效率方面的專利申請較多。但在近3年中，各機構的專利技術側重各有不同，這可能與機構的發展方向和定位有關。

（4）從高被引頻次來說，從煙氣、廢氣或酸性氣體中分離脫除CO2技術仍然是各主要研發機構的核心專利，受到重點保護，一旦技術轉讓，可能會發生高昂的轉讓費用。

（5）從機構間合作關系來看，大部分專利為機構獨立申請，僅有少部分機構有合作關系，但只僅限具有相同的所屬國。日本三菱重工和關西電力之間合作關系最強，合作申請專利達到50%以上。

致謝：對武漢文獻情報中心的馬廷燦老師對專利分析中給予的幫助表示感謝。

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圖3 全球MEA 專利研發機構之間的合作關系及合作強度示意圖

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