基于Innography平臺的催化裂化專利分析

楊秀麗

[摘 要]本文利用Innography專利檢索與分析平臺，對催化裂化專利進行檢索，并對檢索結果進行可視化分析及核心專利分析等，得出了全球催化裂化專利技術的研發概況，旨在為該領域研究人員提供借鑒和參考。

[關鍵詞]Innography；催化裂化；FCC；核心專利；文本聚類；專利分析

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2017.02.079

[中圖分類號]G255.53 [文獻標識碼]A [文章編號]1673-0194（2017）02-0-04

催化裂化（FCC）是石油煉制過程之一，是在熱和催化劑的作用下使重質油發生裂化反應，轉變為裂化氣、汽油和柴油等的過程。催化裂化是原油二次加工中重要的過程，是實現原油深度加工，提高輕質油收率、品質和經濟效益的有效途徑，在煉廠中占有舉足輕重的地位。本文利用Innography專利分析平臺對催化裂化技術領域進行專利情報分析，旨在為我國在該領域的技術研發提供事實依據和所需的專利情報。

1 Innography分析平臺及檢索方式介紹

Innography是ProQuest Dialog公司推出的專利分析平臺，是近年來最受矚目的一款知識產權工具，其數據源包括：90多個國家和地區的專利；8 000多萬件全球專利數據；鄧白氏（D&B）商業數據；美國專利訴訟；美國商標數據。

Innography提供了熱力圖、氣泡圖、專利引證圖、聚類分析圖及主要發明人分析圖等幾十種可視化的交互分析工具幫戶用戶進行專利分析，全球首創專利強度（patent strength）指標能快速分離出高價值專利；創新的專利氣泡圖、專利聚類分析等幫助分析和對比專利權人的綜合實力，了解技術差距、市場競爭現狀和和發展方向。

2016年12月24日，選用催化裂化及其家族技術作為關鍵詞，用主題詞和IPC分類號組合限定的檢索方法檢索，檢索式為：@（abstract，claims，title）（"cataly* crack*" or "FCC" or "RFCC" or "DCC" or "HCC" or "FDFCC" or "MIP" or "MPD" or "MGD" or "MDP" or "MGG" or "MIO" or "CPP"） and @* （ipc_B01J or ipc_C10G）。其中，IPC（國際專利分類號）B01J含義是化學或物理方法，例如：催化作用、膠體化學；其有關設備（特殊用途的方法或設備）。C10G含義是烴油裂化；從油頁巖、油礦或油氣中回收烴油；含烴類為主的混合物的精制；石腦油的重整。

檢索結果得到29 924件專利，橫跨89個專利年度，來源于60個國家或地區，由1 794個專利權人構成，基于檢索結果展開專利情報分析。

2 全球催化裂化技術專利分析

2.1 專利申請趨勢分析

專利申請狀況可從總體上反映目標領域的發展動態，將29 924件催化裂化專利按照公開年（Publication Year）統計，得到圖1。

由圖1可知，催化裂化專利在1997年以前專利數量相對較少（柱狀圖上未顯示），1997年以后，隨著能源緊張、輕質油品需求量增加，催化裂化技術出現飛躍，專利數量持續震蕩上升。從1997年不足400件到2015年接近2 000件，增長了近4倍。流化催化經過幾十年的發展，技術已經成熟，但從圖1看出，自2012年起專利數量重新步入新的快速增長期，主要原因是隨著環境污染問題的日益嚴重，油品清潔化受到各國政府的重視，相關技術受到各大油企的高度關注，環保法規成為推動FCC（流化催化裂化）技術發展的主要動力。

2.2 專利申請國家和地區分析

將檢索結果根據其申請人所在國家或地區（Source Jurisdiction）進行統計，得到催化裂化專利的區域分布狀況，見圖2。

由圖2可知，29 924件催化裂化專利技術申請主要分布在中國（7 741件）、美國（5 600件）、日本（2 933件）等國家，這三個國家在該領域的專利申請量之和占申請總量的54%，是該領域的申請大國。中國在催化裂化領域申請專利數量最多，是因為中國80%的汽油和1/3的柴油均來自于催化裂化，而歐美是催化裂化、重整、烷基化三分天下，美國汽油只有32%來自催化裂化。

2.3 專利權人分析

2.3.1 專利權人分布情況

圖3為催化裂化領域排名前20的專利權人分布圖，排名前10的專利權人參見表1。由圖3和表1可知，排名前兩位的埃克森美孚和中石化累計占比40.4%，是該領域主要的專利權人。

2.3.2 專利權人實力分析

專利氣泡圖是Innography的一個標志性功能，通過氣泡圖可以直觀體現該領域的專利權人之間的技術和綜合實力的差距。氣泡的顏色代表不同的專利權人，氣泡的大小反映專利數量的多少；橫坐標代表專利技術綜合指標，與專利權人的專利總量、IPC分類號數量、單篇引用的相對數量等相關，專利權人的橫坐標越大說明專利技術性越強；縱坐標代表專利權人實力的強弱，與專利權人收入的高低、專利的國家分布、專利涉案情況等有關，縱坐標越大說明專利權人的綜合實力越強。按照專利的專利權人（Organization）做統計分析，得到催化裂化的專利權人氣泡圖，見圖4。

由圖4可知，Exxon Mobil Comporation（埃克森美孚公司）氣泡最大且最靠右，說明其專利數量最多且專利技術最強，但其縱坐標居中，說明其綜合實力并不是特別強大；China Petroleum & Chemical Corp.（中石化）氣泡最靠上（縱坐標最大），說明其綜合實力最強，同時又位于埃克森美孚左側，說明在該領域其專利技術實力遜于埃克森美孚；China National Petroleum Corporation（中石油）氣泡小且縱坐標大而橫坐標小，說明專利數量少、綜合實力強但專利技術弱；Royal-Dutch Shell plc（殼牌）、Chevron Corporation（雪佛龍）、Honeywell International Inc.（霍尼韋爾）的氣泡狀況說明綜合實力殼牌>雪佛龍>霍尼韋爾，在專利技術實力方面霍尼韋爾在三者當中略強一些；W.R.Grace & Co.（格雷斯）、BASF SE（巴斯夫）、Institut Francais du Petrole（法國石油研究院）的橫坐標與縱坐標均不大，說明綜合實力與專利技術均不夠強大。綜合來看，埃克森美孚與中石化是該技術領域的領軍企業。

為研究近年來專利權人的競爭態勢的變化情況，將29 924件專利的公開年限行在2011年1月1日至檢索日（2016年12月24日），得到10 014件專利。基于10 014件專利得到2011年以來專利權人競爭氣泡圖，見圖5。

由圖5可知，近五年來，專利權人的競爭態勢已經發生了很大變化，中石化在各個方面，無論是專利數量、專利技術實力還是綜合實力，已經在世界范圍內遙遙領先、一枝獨大，成功完成了從“跟跑”到“領跑”的華麗轉身。同時，中石油也加快了在該領域的研發步伐，專利數量躍升第五的位置，同時專利技術的實力也有了相對的提升。另外，值得關注的是，霍尼韋爾在該領域的專利數量以及專利技術實力躍居第二的位置，說明其近幾年在該領域的研發有了長足的進步。

2.4 技術領域IPC分析

IPC（國際專利分類號）是目前唯一國際通用的專利文獻分類和檢索工具，為世界各國所必備。IPC問世以來，對于海量專利文獻的組織、管理和檢索，做出了巨大的貢獻。對專利進行基于IPC的統計分析，可以得知專利涉及的主要技術領域。

由圖6（催化裂化專利IPC分布圖）可知，專利數量居前的IPC小類是：①C10G 11/00： Catalytic cracking，in the absence of hydrogen，of hydrocarbon oils（烴油非加氫催化裂化）；②B01J29/00：

Catalysts comprising molecular sieves（含分子篩催化劑）；③B01J 8/00： Chemical or physical processes in general， conducted in the presence of fluids and solid particles（在有流體和固體顆粒的情況下所進行的一般化學或物理的方法）；④B01J 23/00： Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides， not provided for in group（金屬、氧化物或氫氧化物）。

2.5 核心專利分析

目前，市場上推出的專利分析工具層出不窮，Innography獨到之處就在于強大的核心專利挖掘功能。Innography平臺核心專利的判定與分析通過專利強度這一指標進行。

專利強度（Patent Strength）是Innography獨創的專利評價新指標，其理論思想源自美國加州大學伯克利分校、喬治梅森大學、斯坦福大學和得克薩斯州大學的研究。研究表明，專利價值是可以通過客觀指標進行度量的，這些指標包括專利訴訟、專利引用和被引用數量、同族專利的數量、專利權利要求數量、專利原創性和普遍性原則等，通過這些指標能夠幫助判斷和評價專利的價值。Innography在此研究的基礎上建立數學模型，用專利強度來表征專利價值，幫助用戶迅速地從海量的專利數據中篩選出高價值的核心專利，進而挖掘出該技術領域的研發重點。

對上述29 924件專利進行專利強度分析，分布狀況見由表2。由表2可知，強度在0%～30%之間的一般專利共21 191件，占樣本專利總量的70.82%；強度在30%～80%的重要專利8 019件，占比26.80%；強度在80%～100%的核心專利714件，占比2.38%。三類專利在數量上呈金字塔型分布。分析結果顯示，雖然該領域專利數量很多，但核心專利占比較小，說明高價值的專利并不多，同時說明該領域的技術研發已經進入非常成熟的時期。

2.5.1 核心專利文本聚類

文本聚類（Text Clustering）就是將文本集合分組成多個類或簇，使在同一個簇中的文本內容具有較高的相似度，而不同簇中的文本內容差別較大，這個過程稱為文本聚類。文本聚類作為一種重要的信息自動組織方法，在信息檢索領域有相當長的研究歷史，近年來在文本數據上的聚類分析研究和應用越來越受到關注。專利聚類分析用于提煉專利技術點。

基于714件催化裂化核心專利的文本聚類參見圖7。

由圖7可知，催化裂化核心專利主要集中在FCC（流化催化裂化）、Hydrocarbon Feedstock（烴類裂解原料）、Raw Material（原材料）、Metal Oxide（金屬氧化物）、Molecular sieve（分子篩）等領域。每個領域的核心專利數量以及涉及的子領域參見表3。

由表3研究發現，降低硫含量是核心專利涉及最多的細分領域，又一次印證了油品清潔化已成為重中之重，日益嚴苛的排放法規以及硫含量標準成為推動FCC技術發展的主要動力。

2.5.2 核心專利的專利權人分析

在某技術領域內，擁有核心專利的數量是專利權人在該領域的專利技術實力和影響力的重要表征指標之一。圖8為催化裂化核心專利的專利權人分布圖，圖9為該領域核心專利的專利權人氣泡圖。

由圖8可知，在專利強度大于80%的核心專利中，專利數量排名前5的專利權人分別為：China Petroleum & Chemical Corp.（中石化，22.8%，128件）、Exxon Mobil Comporation（埃克森美孚，18.3%，103件）、Honeywell International Inc.（霍尼韋爾，9.4%，53件）、W.R.Grace & Co.（格雷斯，8.9%，50件）、Chevron Corporation（雪佛龍，6.0%，34件）。

由圖9可知，在核心專利方面，中石化在專利數量、綜合實力及專利技術實力等方面均處于世界領先地位。

3 結 語

（1）隨著環境驅動下燃油排放標準的日益嚴格以及燃料需求的不斷增長，催化裂化相關的工藝改進和催化劑性能升級方面的研發將會在相當長的時間內持續受到各國的持續關注。基于我國原油資源的特點和FCC在二次加工能力中占絕對比重的現狀，未來FCC仍然是我國重油輕質化和生產汽油的主要加工技術。

（2）基于Innography對催化裂化技術領域的專利進行分析發現，該領域專利數量持續震蕩上升，中美是該領域的申請大國，埃克森美孚與中石化是該領域的領軍企業；在核心專利方面，中石化處于世界領先地位；近五年來，中石化在該領域的各個方面均遙遙領先，霍尼韋爾成為專利技術實力僅次于中石化的企業。

（3）總體來看，該領域專利主要集中在烴油非加氫催化裂化，含分子篩催化劑，在有流體和固體顆粒的情況下所進行的一般化學或物理的方法等細分領域；該領域的核心專利主要集中在流化催化裂化、烴類裂解原料、原材料、金屬氧化物、分子篩等方面。

（4）我國正處于從煉油大國向煉油強國轉變的關鍵時期，FCC的研發必須緊跟國際發展趨勢，借鑒吸納國外著名石油石化公司的先進經驗，一方面在工藝以及催化劑的研發等方面加快自主創新的步伐，擁有更多過硬的自主核心技術；另一方面應基于專利分析工具（Innography、TI、Patsnap等）以及非專利文獻（期刊論文、會議論文等）對霍尼韋爾UOP、IFP、埃克森美孚、巴斯夫、格雷斯、BP、殼牌等公司的專利（尤其是核心專利）進行持續跟蹤以及深入細致的研究與借鑒，以進一步提升我國在該領域的研發實力與國際競爭力。

主要參考文獻

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