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低温SCR脱硝催化剂专利技术综述

北极星大气网  来源:《山东化工》  作者:权桂英 钟玉姣等  2018/12/17 11:15:03  我要投稿  

北极星大气网讯:摘要: 本文综述分析了低温选择性催化还原( SCR) 脱硝催化剂全球和中国专利的申请量趋势、申请国别分布,总结了国内外重要申请人分布及核心专利,为相关领域技术人员提供参考。

1 引言

氮氧化物( NOx) 是锅炉和内燃机排放气体中的主要有害物质之一,是造成酸雨的主要原因,也是形成近地层大气臭氧、二次微细颗粒污染、地表水富营养化以及光化学烟雾的主要原因。目前造成大气污染的氮氧化物主要有一氧化氮( NO) 和二氧化氮( NO2) ,其主要来源为移动源( 机动车,约占49%) 和固定源( 火力发电厂、工业锅炉,约占46%) 。随着人们环保意识的增强,氮氧化物的脱除与减排日益提上环保部门以及各生产单位的日程。

选择性催化还原法( Selective Catalytic Reduction,SCR) 脱硝是目前国际上应用最为广泛的脱硝技术。在实际运行中,由于SCR系统布置位置靠前、运行工况改变和应用领域扩宽等原因,使得现有催化剂维护频繁、损耗严重和寿命较短。因此,寻求与锅炉系统排烟温度( 120~250℃) 相匹配的低温脱硝技术成为当前研究的热点。低温脱硝反应器布置在除尘和脱硫设备之后,通过脱硝反应器的烟气具有低温、低硫、低灰等特性,避免了催化剂高温烧结和中毒,无需对锅炉系统进行改造和烟气加热,从而节省操作成本、降低能耗。本文着重研究了低温SCR 脱硝催化剂的全球专利申请状况、中国专利申请状况以及重点申请人情况,对其进行统计与分析,以期掌握该领域的技术发展状况,为相关领域技术人员带来有益帮助。

2 低温SCR脱硝催化剂专利技术分析

2.1 专利申请趋势

如图1所示为低温SCR 脱硝催化剂技术全球专利申请量年度分布趋势图。

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从图1可以看出,低温SCR脱硝催化剂的相关专利最早出现在1976年,截止到2005年,该阶段专利申请量较少,年申请量均在10项以下。在该阶段,日本是主要的专利申请国,其他国家在低温SCR脱硝领域鲜有研究。从2006年至2010年,低温SCR脱硝催化剂的专利申请出现增长趋势,这一阶段处于技术的发展期,中国、美国、韩国、德国等国家在低温SCR脱硝领域均开始进行研究,其中中国的专利申请量高于其他所有国家专利申请量之和,这表明中国更加重视低温SCR脱硝催化剂的研究。2011年以后,低温SCR脱硝催化剂的相关专利申请量持续快速增长,在该阶段,中国是主要的专利申请国家, 2015年中国的相关专利申请突破100项,而其他国家的相关专利申请较少,年均申请量在10项左右。

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图2所示为低温SCR脱硝催化剂技术相关专利主要申请国别分布情况。从图2 可以看出,与低温SCR脱硝催化剂全球专利申请量趋势一致,中国是低温SCR 脱硝催化剂领域最主要的申请国,具体地,中国占69%,日本占14%,美国占7%,韩国占4%,德国占1%,其他国家占5%。中国关于低温SCR脱硝催化剂的专利申请占据了全球专利申请总数量的半数多,大幅领先于其他国家和地区。

图3是各国申请人在华专利布局。可以看出,中国是低温SCR脱硝催化剂最重要的市场,国内提交的专利申请比例高达91%。各国专利申请人非常重视在中国的专利布局,而另一方面国内申请人在全球其他的专利布局意识较弱,较少会向其他国家递交专利申请。以全球申请量排名前四位的申请人为例,三菱重工业株式会社在美国、韩国、中国提交了申请,巴斯夫公司在日本、中国、欧盟提交了申请,而中国的天津大学和华南理工大学只提交了国内申请。

2.2 重要申请人分析

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表1为低温SCR 脱硝催化剂技术领域排名前12的全球重要申请人及其申请量。由表1 可以看出,在低温SCR脱硝催化剂领域,专利申请分布比较分散,数量规模上没有拉开较大差距,所有申请人的申请量均没有超过25项。就申请人所属国家分布来看,前12 位申请人主要来自于中国,共占据9个名额。

其中,中国的9位主要申请人中有8位是中国的高校和科研机构,仅有1 位是公司性质。由此可以看出,在低温SCR脱硝催化剂领域,国内高校和科研机构占据巨大优势。安徽元琛环保科技有限公司是国内低温SCR脱硝催化剂专利申请量较多的公司,该公司所申请的12项专利目前有1项被驳回,其他均在审。申请量较多的高校如天津大学的16项专利申请中目前有11件获得授权,2项在审。在除中国之外的他国申请人中,日本、美国、德国各有一位申请人进入申请量排名前12位中。

2.3 核心专利统计

根据数据库中专利文献的被引频次数对低温SCR脱硝催化剂技术的专利申请进行排序,列出被引频次排名前10的专利申请的公开号、申请人、发明名称、涉及国家等信息,具体如表2所示。从表2可以看出,该10篇核心专利的被引次数最高为37次,最少为14次; 从公开号和申请人来看,上述10篇核心专利主要涉及中国、日本和美国三个国家,可以看出,中国、日本和美国在低温SCR脱硝催化剂领域的技术含量较高。从上述10篇核心专利涉及的活性组分技术分支来看,其中5篇涉及锰基低温SCR脱硝催化剂,2篇涉及钒基低温SCR脱硝催化剂,1篇涉及铁基低温SCR脱硝催化剂,1篇涉及铜基低温SCR脱硝催化剂,1篇涉及铈基低温SCR脱硝催化剂。在实际文献阅读过程中,经统计,锰基催化剂和钒基催化剂的专利申请量高于铁基、铜基和铈基催化剂的专利申请量。结合上述核心专利技术分支统计结果可以看出,锰基催化剂和钒基催化剂在该领域研究成效较大。

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3 结语

总体而言,低温SCR脱硝催化剂技术门槛不高,技术准入较易,申请人较为分散。中国的低温SCR脱硝催化剂的相关专利均以本国市场为主,目前在该领域起主导作用的申请人主要是高校和科研院所,说明我国该领域专利技术的产业化水平较低,且几乎没有向国外布局。

原标题:低温SCR脱硝催化剂专利技术综述

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