選擇性催化還原催化劑專利技術現狀分析

李款 張磊 （國家知識產權局專利局專利審查協作北京中心材料工程發明審查部，北京 100190）

我國氮氧化物（NOx）排放量占世界總排放量的10%，2015年我國燃煤電廠NOx排放量預測將達1310萬噸[1]，因此加強對固定源的煙氣尤其是燃煤電廠煙氣脫硝的凈化、純化處理對控制我國NOx排放總量至關重要。

在NOx排放控制技術中，選擇性催化還原（SCR）法已廣泛用于燃煤電廠等固定源NOx的消除。SCR技術是指在催化劑存在下，向煙氣中噴入還原劑（如氨氣、尿素、烴類等），使催化劑不與氧氣發生非選擇性氧化，而是選擇性地與NOx反應生成N2，從而實現降低NOx還原溫度、提高NOx凈化效率的目的。SCR催化劑體系是SCR技術的關鍵，目前工業上普遍采用的固定源選擇性催化劑為V2O5-WO3(MoO3)/TiO2，其在中溫段（350-400℃）具有優異的氮氧化物凈化效率和抗硫中毒的性能[2]。與發達國家相比，我國固定源煙氣脫硝的研究起步相對較晚，在使用釩基SCR催化劑體系進行固定源煙氣脫硝時往往也存在著知識產權壁壘。因此，如何開發具有高效、穩定、抗硫中毒且具有自主知識產權的SCR催化劑成為我國煙氣脫硝領域的研究熱點。本文通過分析SCR催化劑領域中國專利申請狀況來總結SCR催化劑領域的技術發展狀況，以期對SCR催化劑領域的科研人員及知識產權工作者提供相關的參考和啟示。

1 SCR催化劑中國專利申請分析

在專利數據庫中，對催化劑的組成、制備方法進行了檢索，主要考慮SCR催化劑與NOx消除效率之間的關系，篩選得到向我國1985-2013年提出的專利申請478件，并以此作為下述分析的數據樣本。

1.1 專利申請年代分布

圖1為1985-2014年SCR催化劑領域中國專利申請量分布圖，其中分別列出了國內申請、國外申請以及總申請量隨申請年代的變化圖。從圖1可以看出，2014年的申請量較2013年下降較多，考慮到專利周期的原因，2014年申請的部分專利在目前還未公開，因此本文采用1985-2013年篩選得出的專利申請作為分析基礎。圖1顯示出國內外申請人在2005年前的申請量都很小，在2006年之后開始呈持續增長態勢，尤其是在2008年后，專利申請量大幅增加，且國內申請人的申請量增幅遠高于外國申請人的申請量。2009-2013年，國內申請人的申請量已經穩定占據總申請量的70%以上；上述專利申請量的變化和國家對環境保護的重視程度以及出臺的相關政策密不可分。2005年前，國家對火電廠硫氧化物、氮氧化物并沒有明確的排放規定，隨著全社會環保意識的不斷增強，在2008年，國家擬對火電廠的NOx污染排放出臺相關標準，國內外企業和科研單位陸續加大了對SCR催化劑的研發力度；在國家出臺的“十二五”發展規劃綱要中，NOx減排也已經納入污染物減排考核指標，這與2019-2013年SCR催化劑領域的申請量的增長態勢保持一致。今后，出于嚴格落實環境保護目標責任制，強化總量控制，為了進一步降低生產成本和提高催化劑的脫硝效率的目的，預計2014-2016年我國SCR催化劑領域的申請量仍會保持較高的增長態勢，具有我國自主知識產權SCR催化劑生產技術體系正在逐漸形成。

1.2 專利申請的國別分布

圖2為1985-2013年SCR催化劑領域的中國專利申請的申請人國別分布圖，從圖2中可以看出，國內申請人的專利申請量明顯高于國外申請人的申請量，而國外申請人主要集中在美國、德國、韓國、日本、英國、丹麥、奧地利和法國等主要發達國家，這表明國內企業和科研單位對SCR催化劑的研發投入遠高于國外企業；

表1為1985-2013年有關SCR催化劑領域向我國提出專利申請的主要申請人排序。從表1可以看出，SCR催化劑領域主要的申請人是巴斯夫公司和中國科學院生態環境研究中心，均有20件以上申請；在前13位的申請人中，有9位是國內申請人，可見國內企業和科研單位在SCR催化劑領域的研發投入很大。

此外，由圖3中可以看出，該領域中國專利申請的申請人中企業、高校和科研單位和個人申請量中，大致呈現企業、高校和科研單位均分“天下”的局面；此外，該領域申請人的數量很多、分散性較高，沒有出現一家或幾家突出的、具有絕對研發優勢的企業或科研單位；企業申請人主要集中于發電、汽車、能源等與NOx排放控制密切相關的行業，例如：國電科學技術研究院、通用汽車環球科技運作有限責任公司、浙江天藍環保技術股份有限公司等。（見表1）

2 對我國SCR催化劑領域專利技術發展的建議

當今，環境保護已成為全社會共同關心的話題，SCR催化劑的研究和開發也越來越受到國家和各相關企業的重視，雖然相對西方發達國家，我國SCR催化劑領域的研發起步較晚，但在國家環保政策的不斷推動下，在短短的幾年的時間內，我國SCR催化劑研究已初具規模，但開發一種具有低成本、高催化效率、較強抗中毒能力的非釩基催化劑體系仍有大量的工作要做，基于以上對我國SCR催化劑領域專利的統計分析，對我國SCR催化劑領域的研發提出如下兩點建議：

表1 SCR催化劑領域中國專利申請主要申請人

2.1 加強專利保護意識，打造自主專利品牌

選擇性還原催化還原技術是由美國Eegalhard公司進行開發的，在1959年申請了專利，由日本率先在20世紀70年代實現工業化，可見，SCR領域無論是技術研發還是專利申請國外都走在了最前端，而在1985-2006年中，國內科研單位雖然對SCR催化劑有所研究，但在該領域專利申請總量為13件，并不能形成可與國外專利抗衡的專利體系，同時也凸顯了我國在該領域的研發實力相對較弱。近幾年來，該領域國內申請量大幅增加，國內企業和科研單位對專利保護的重視程度普遍得到提升，但想打破國外專利壁壘，占據國內甚至國外脫硝產業市場，仍需相關企業人員進一步加強對專利保護的意識，從技術開發、專利申請以及專利授權后保護等多方面形成立體式的專利技術發展體系，構建具有自主知識產權的專利品牌。

2.2 強化政策引導，構建核心技術團隊

環境保護的成果越來越體現著一個國家的經濟發展水平和社會和諧，國家“十二五”發展規劃綱要中對污染物排放的要求加速了電廠SCR脫硝催化劑的研發進程，使我國NOx排放控制在段時期內躍升到了一個較高的水平，這充分顯示了國家政策引導的重要性。從前面的分析結果可以看出，我國對SCR催化劑的研發工作比較分散，沒有形成具有較強科研實力的幾個大型研發團隊，而開發新型高效、可工業應用的SCR催化材料并不是短期內可以實現的，需要大量的科研投入，因此，如能由國家出臺政策引導各科研單位將優勢技術進行整合構建技術開發的核心團隊并作精細化分工，這將會短期內大幅度提升我國SCR催化劑領域的研發水平，使科研成果快速轉化為生產力。

[1]中華人民共和國環境保護部科技司，《火電廠大氣污染物排放標準》.

[2]Busca G,Lietti L,Ramis G,Berti F.Applied Catalysis B,1998,18,1.