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1、內蒙古自治區現代煤化工產業規劃類專利導航分析報告內蒙古自治區市場監督管理局(知識產權局)國家知識產權局專利局專利審查協作天津中心-1-目錄第一章產業概況分析.-1-1.1 現代煤化工產業鏈概況.-1-1.2 現代煤化工產業發展概況.-2-1.3 內蒙古自治區相關高校與科研院所.-3-1.4 相關產業政策.-4-1.5 內蒙古自治區現代煤化工產業發展面臨的問題.-5-第二章產業發展方向導航.-6-2.1 現代煤化工產業發展整體概述.-6-2.2 煤制油產業發展方向.-7-2.2.1 全球煤制油產業專利整體概況.-7-2.2.2 專利布局揭示產業發展方向.-8-2.2.3 技術研發熱點方向.-9-
2、2.3 煤制烯烴產業發展方向導航.-10-2.3.1 全球煤制烯烴產業專利整體概況.-10-2.3.2 專利布局揭示產業發展方向.-12-2.3.3 技術研發熱點方向.-13-2.4 煤制乙二醇產業發展方向導航.-14-2.4.1 全球煤制乙二醇產業專利整體概況.-14-2.4.2 專利布局揭示產業發展方向.-16-2.4.3 技術研發熱點方向.-16-2.5 煤制芳烴產業發展方向導航.-17-2.5.1 全球煤制芳烴產業專利整體概況.-17-2.5.2 專利布局揭示產業發展方向.-19-2.5.3 技術研發熱點方向.-19-2.6 煤制氣產業發展方向導航.-20-2.6.1 全球煤制氣產業專
3、利整體概況.-20-2.6.2 專利布局揭示產業發展方向.-21-2.6.3 技術研發熱點方向.-22-2.7 CCUS 產業發展方向導航.-23-2.7.1 全球 CCUS 產業專利整體概況.-23-2.7.2 專利布局揭示產業發展方向.-24-2.7.3 技術研發熱點方向.-25-2.8 水處理產業發展方向導航.-28-2-2.8.1 全球水處理產業專利整體概況.-28-2.8.2 專利布局揭示產業發展方向.-30-2.8.3 技術研發熱點方向.-32-第三章區域產業定位.-34-3.1 區域產業結構定位.-34-3.2 煤制油產業定位.-35-3.2.1 產業發展定位.-35-3.2.2
4、 企業創新實力定位.-36-3.2.3 創新人才儲備定位.-37-3.2.4 技術創新實力定位.-38-3.3 煤制烯烴產業定位.-40-3.3.1 產業發展定位.-40-3.3.2 企業創新實力定位.-40-3.3.3 創新人才儲備定位.-41-3.3.4 技術創新實力定位.-42-3.4 煤制乙二醇產業定位.-44-3.4.1 產業發展定位.-44-3.4.2 企業創新實力定位.-44-3.4.3 創新人才儲備定位.-45-3.4.4 技術創新實力定位.-46-3.5 煤制芳烴產業定位.-48-3.5.1 產業發展定位.-48-3.5.2 企業創新實力定位.-49-3.5.3 創新人才儲備
5、定位.-49-3.5.4 技術創新實力定位.-50-3.6 煤制氣產業定位.-52-3.6.1 產業發展定位.-52-3.6.2 企業創新實力定位.-52-3.6.3 創新人才儲備定位.-53-3.6.4 技術創新實力定位.-54-3.7 CCUS 產業定位.-56-3.7.1 產業發展定位.-56-3.7.2 企業創新實力定位.-56-3.7.3 創新人才儲備定位.-57-3-3.7.4 技術創新實力定位.-58-3.8 水處理產業定位.-60-3.8.1 產業發展定位.-60-3.8.2 企業創新實力定位.-60-3.8.3 創新人才儲備定位.-61-3.8.4 技術創新實力定位.-61-
6、第四章區域產業發展路徑導航.-63-4.1 區域產業結構優化路徑.-63-4.2 煤制油產業發展路徑導航.-65-4.2.1 創新主體培育與引進路徑.-65-4.2.2 人才培育與引進路徑.-67-4.2.3 創新能力提升路徑.-69-4.2.4 關注失效專利,防止重復研發.-70-4.3 煤制烯烴產業發展路徑導航.-71-4.3.1 創新主體培育與引進路徑.-71-4.3.2 人才培育與引進路徑.-72-4.3.3 創新能力提升路徑.-73-4.3.4 關注失效專利,防止重復研發.-76-4.4 煤制乙二醇產業發展路徑導航.-79-4.4.1 創新主體培育和引進路徑.-79-4.4.2 人才
7、培養與引進.-80-4.4.3 創新能力提升路徑.-82-4.4.4 關注失效專利,防止重復研發.-83-4.5 煤制芳烴產業發展路徑導航.-84-4.5.1 創新主體培育與引進路徑.-84-4.5.2 人才培育引進路徑.-86-4.5.3 創新能力提升路徑.-87-4.5.4 關注失效專利,防止重復研發.-88-4.6 煤制氣產業發展路徑導航.-88-4.6.1 創新主體培育與引進路徑.-88-4.6.2 人才培育引進路徑.-89-4.6.3 創新能力提升路徑.-90-4.6.4 關注失效專利,防止重復研發.-91-4.7 CCUS 產業發展路徑導航.-92-4-4.7.1 創新主體發展路徑
8、.-92-4.7.2 人才培養與引進.-93-4.7.3 創新能力提升路徑.-96-4.7.4 關注失效專利,防止重復研發.-98-4.8 水處理產業發展路徑導航.-99-4.8.1 創新主體發展路徑.-99-4.8.2 人才培養與引進.-100-4.8.3 創新能力提升路徑.-102-4.8.4 關注失效專利,防止重復研發.-105-第五章現代煤化工產業高價值專利的轉化與應用.-107-1-第一章產業概況分析1.1 現代煤化工產業鏈概況現代煤化工指以煤炭為基本原料,經過化學的一系列加工過程,使得煤炭潔凈轉化為氣體、液體和固體燃料以及化學品的過程?,F代煤化工,是和以煤制焦炭、電石等傳統煤化工相
9、區分而提出的一個概念,業內又稱新型煤化工?,F代煤化工的范疇主要包括煤的潔凈氣化、熱解、凈化、合成、煤的液化及中間產品深加工等范圍?,F代煤化工通常指煤制油、煤制甲醇、煤制烯烴、煤制芳烴、煤制天然氣、煤制乙二醇以及燃氣蒸汽聯合循環發電和現代環保技術等以生產潔凈能源和可替代現代煤化工產品為主的新興產業,在“雙碳”戰略的實施和環保要求日趨嚴格的背景下,現代煤化工相關的 CCUS、水處理技術創新尤顯重要。圖 1-1 現代煤化工產業鏈概況-2-1.2 現代煤化工產業發展概況全球技術創新推動產業發展,我國“雙碳”背景下產業迎來發展新機遇18 世紀中葉到 19 世紀初,煤焦化技術和城市煤氣化技術的突破,開創了
10、煤化工發展的第一個里程碑;20 世紀初,費托合成技術的突破和合成氣技術的利用,開創了煤化工發展的第二個里程碑;20 世紀 90 年代,以美國環球石油公司和中科院大連化物所煤制烯烴(MTO)技術為代表的產業化應用,實現了不以石油為原料的化工技術路徑的新突破,開創了現代煤化工發展的第三個里程碑。我國在“雙碳”目標的新形勢下,走出一條以煤炭為原料生產高端有機化學品過程的高端化、低碳化、綠色化新路子。我國現代煤化工產業發展迅猛,煤制烯烴、乙二醇、天然氣發展較快從我國煤炭消費結構來看,電力、鋼鐵、建材、化工四大行業煤炭消費量占總消費比重超過 90%,并且煤炭在化工各行業的消費量逐年上升?,F代煤化工主要產
11、品產能、產量保持在世界第一。圖 1-220142021 年中國煤炭消費結構變化(%)表 1-1 截至 2023 年我國現代煤化工項目統計(已投產、在建、擬建)現代煤化工現代煤化工已投產已投產在建在建擬建擬建煤制天然氣5525煤制烯烴282427煤制油1256煤制乙二醇321034-3-煤制芳烴124煤制乙醇265煤基材料0910合計8061111根據統計,目前煤制天然氣、煤制烯烴與煤制乙二醇在建項目和擬建項目遠遠領先于其他現代煤化工行業,可以說明當前現代煤化工產業在上述 3 個行業的布局遙遙領先。全國已投產煤化工項目 80 個,在建項目 61 個,擬建項目 111 個,項目數量總計 252 個
12、?!笆奈濉逼陂g,國家實施“雙碳”戰略的背景下,煤化工產業還要面臨更大的碳減排阻力,需要進一步推動其在綠色低碳方面的發展進程。出于中國目前能源結構和經濟發展的考量,煤炭在化工領域的作用短時間還難以被完全替代,因而煤炭的清潔高效利用是煤化工領域發展的重點。區域產業發展基礎各有差異,內蒙古自治區優勢顯著內蒙古、陜西、寧夏、新疆和山西在發展現代煤化工產業較全國其他地域具有顯著的優勢。其中陜西榆林、新疆準東和哈密地區 3 個煤炭基地,具備規?;ㄔO的條件。陜西榆林具有配套設施健全、國家級工業園區成熟、原料供應及產品銷售便捷等優勢條件。新疆準東和哈密由于遠離市場、產業發展基礎薄弱。內蒙古鄂爾多斯資源條件
13、、產業發展基礎以及能源化工產品化通道便利,在發展現代煤化工產業上具有顯著優勢?,F代煤化工產業鏈建設情況上,2023 年內蒙古自治區煤制氣產能達到 40.8億立方米,居全國第 1 位,產量 28.9 億立方米。煤制烯烴產能 359 萬噸、產量389 萬噸,煤制油產能 124 萬噸、產量 115 萬噸,煤制乙二醇產能 144 萬噸、產量 68 萬噸,煤制甲醇產能 740 萬噸、產量 763 萬噸。根據 2023 年 7 月 1 日內蒙古自治區政府公布數據,全區煤制氣產能居全國第一位,煤制油、煤制烯烴、煤制乙二醇產能均居全國第二位。1.3 內蒙古自治區相關高校與科研院所隨著“科技興蒙”合作機制的不斷
14、拓展深化,聚力支撐煤化工產業創新發展,內蒙古自治區不斷加強與高校、科研院所等深度合作,有效集聚了技術、人才、資金創新要素。目前,內蒙古自治區已建成的研究創新主體如表所示。-4-表 1-2 內蒙古自治區已建成的主要研究創新主體主體主體成立時間成立時間合作單位合作單位/團隊團隊方向方向/領域領域內蒙古自治區煤炭化學重點實驗室2007 年內蒙古大學煤炭化學與天然氣化學等內蒙古自治區煤化工廢水處理與資源化工程技術研究中心2015 年內蒙古大學生態與環境學院煤化工廢水處理與資源化、煙氣污染物控制等鄂爾多斯碳中和研究院2021 年金之鈞院士碳減排、碳轉化、碳捕捉、碳封存等清華大學鄂爾多斯碳中和協同創新專項
15、2022 年清華大學碳中和研究院與鄂爾多斯市人民政府工業深度減排、減污降碳協同增效、CCUS 與碳匯、雙碳規劃與系統優化集成等北京大學鄂爾多斯能源研究院2022 年北京大學與鄂爾多斯市人民政府“能源戰略與碳中和路徑”“節能減碳”“二氧化碳捕集利用與封存”等中國礦業大學(北京)內蒙古研究院2022 年中國礦業大學(北京)與鄂爾多斯市人民政府智慧礦山、綠色礦山、煤炭清潔高效開發利用、煤炭共伴生礦產開發等重點領域鄂爾多斯實驗室2023 年清華大學與鄂爾多斯市人民政府新型煤化工、綠色能源、工業熱儲能、新材料宏量制備四大方向1.4 相關產業政策表 1-3 我國現代煤化工產業主要政策政策規劃政策規劃時間時
16、間相關內容相關內容關于推動現代煤化工產業健康發展的通知2023推進高性能復合新型催化劑、合成氣一步法制烯烴、一步法制低碳醇醚等技術創新,聚焦大型高效煤氣化、新一代高效甲醇制烯烴等技術裝備及關鍵材料等產業化應用。推動現代煤化工與可再生能源、綠氫、CCUS 等“十四五”工業綠色發展規劃2021推動煤炭等化石能源清潔高效利用,發展綠色低碳材料,探索低成本二氧化碳捕集、資源化轉化利用、封存等主動降碳路徑。石化化工行業穩增長工作方案2023依托現代煤化工項目開展關鍵材料、工藝技術裝備攻關及應用推廣,提升節能減排降碳水平內蒙古自治區人民政府關于促進制造業高端化、智能化、綠色化發展的意見2022大力發展高端
17、聚烯烴、高品質石蠟、高檔潤滑油等高附加值產品關于支持鄂爾多斯市建設現代煤化工產業示范區的指導意見2023準格爾經濟開發區重點推進煤炭間接液化、煤制氣、煤制烯烴升級示范,積極發展高品質高端特種油品等七個方面重點任務關于推動內蒙古高質量發展2023推動氫能、新型儲能先進技術裝備攻關,支持開展-5-奮力書寫中國式現代化新篇章的意見可再生能源制氫、氫冶金、氫基化工等應用示范項目建設鄂爾多斯市“十四五”規劃2021拉長“煤字頭”深加工產業鏈,重點實施列入國家和自治區規劃的煤制油氣、煤制烯烴等現代煤化工示范項目,推動現代煤化工向煤基精細化學品、煤基高端新材料方向延伸鄂爾多斯市關于支持現代煤化工產業發展的若
18、干措施2023支持企業實施綠氫替代,推進煤化工+綠氫、煤化工+綠電一體化發展1.5 內蒙古自治區現代煤化工產業發展面臨的問題初級產品多,精深加工產品少、產品附加值低現代煤化工高端產品技術壁壘高,以高端聚烯烴為例,從全球的生產布局來看,高端聚烯烴生產主要集中在西歐、東南亞和北美地區,中東以大宗通用料為主,其中日本是東南亞高端聚烯烴主要生產國。受限于技術壁壘,我國進入高端聚烯烴領域的時間較晚以茂金屬聚合工藝技術為典型,從 20 世紀 90 年代開始組織國家技術攻關,但目前無論在催化劑的結構設計、聚合工藝,還是產業化規模、產品型號等方面都難以滿足市場需求。內蒙古自治區開展高端聚烯烴產品研發的創新主體
19、主要是中天合創能源有限責任公司和寶豐能源內蒙古子公司(高端煤基新材料),難以滿足內蒙古高端聚烯烴產業發展需要??萍紕撔履芰Σ粡?,產學研結合不緊密當前內蒙古自治區現代煤化工技術主要采用 GE 技術、shells 干煤粉加壓氣化技術、多元料漿氣化技術、兩段式干煤粉加壓氣化技術、非熔渣熔渣分級氣化技術、HT-L 粉煤加壓氣化技術、德國科林(CHOREN)煤氣化技術、賽鼎固定床干法排灰碎煤加壓氣化技術等,以及甲醇制烯烴/烯烴裂解(MTOOCP)一體化工藝技術等,大部分技術來自國外龍頭企業或內蒙古自治區以外企業/科研機構,作為產煤大省和現代煤化工產能規模位居全國前列,但是相關高校和科研院所綜合能力有限,
20、體現出內蒙古自治區科技創新能力不強,產學研結合不緊密的問題。本土現代煤化工企業通過科技創新促進新質生產力發展能力有待提升內蒙古自治區當前現代煤化工科技創新主要發生在央企駐蒙子公司或分公司,科技成果多歸屬于集團總部,本土企業在關鍵環節技術創新、卡脖子技術攻關上需要進一步加強能力提升。-6-第二章產業發展方向導航2.1 現代煤化工產業發展整體概述目前較為成熟的即為煤直接液化和煤間接液化技術;煤制烯烴是中國現代煤化工發展的重要代表,也是中國新型煤化工發展規模增速最快的行業,最常見且用途最廣的是乙烯和丙烯。目前國內以 DMTO,UOP/HydroMTO,SMTO 以及 SHMTO 等甲醇制烯烴生產工藝
21、技術為主;煤制乙二醇屬于新型煤化工產品,是實現煤炭清潔高效利用、提高乙二醇自給率的重要化工生產組成部分。煤制乙二醇路線是以煤作為原料,通過氣化、變換、凈化后得到合成氣,分離提純,然后催化偶聯來合成制取草酸二甲酯,再由草酸二甲酯進行加氫反應來制取乙二醇的過程;煤制芳烴是以煤為原料首先生產甲醇,再以甲醇為原料,采用雙功能活性催化劑,通過脫氫、環化反應生產芳烴的工藝過程。目前,我國煤制芳烴技術主要有中科院山西煤化所的固定床甲醇制芳烴技術(MTA)、清華大學的循環流化床甲醇制芳烴技術(FMTA)以及河南煤化集團研究院與北京化工大學開發的煤基甲醇制芳烴技術等;煤制氣是我國煤化工產業的重要分支,我國具有豐
22、富的煤炭資源,同時又是世界上最大的天然氣消費市場,因此發展煤制氣對于補充國內天然氣市場的缺口具有重要的戰略意義。CCUS(碳捕集、利用與封存)技術是一項針對溫室氣體的減排技術,將是未來大幅減少煤基能源 CO2排放的重要戰略技術選擇,涵蓋二氧化碳(CO2)捕集、利用與封存 3 個環節。隨著全球氣候變化問題的日益嚴重,CCUS 技術越來越受到重視;煤化工生產過程中耗水量大且廢水排放量大,廢水類型涉及煤氣化、煤液化、煤炭洗滌、煤焦化等過程,成分復雜,處理難度大。煤化工廢水通常被分為有機廢水和含鹽廢水。目前,煤化工廢水的處理已成為制約行業健康發展的重要因素。-7-2.2 煤制油產業發展方向2.2.1
23、全球煤制油產業專利整體概況從總體來看,煤制油的專利申請量呈階段性上升趨勢。20 世紀 30 年代末期,因石油緊缺,德國率先在煤制油技術進行創新,直接加氫煤液化工藝在德國實現工業化。40 年代末、50 年代初后,隨著中東大油田的開采帶來的低成本石油供應市場,各國在煤制油技術上未開展持續創新。1973 年,世界石油危機使煤直接液化工藝的研究開發重新得到重視,如德國 IGOR 公司和美國碳氫化合物研究(HTI)公司的兩段催化液化工藝,我國煤炭科學研究總院北京煤化所自 1980年重新開展了煤直接液化技術研究。圖 2-1全球煤制油專利申請趨勢圖 2-2全球煤制油專利申請主要國家-8-在全球煤制油專利申請
24、主要國家中,我國專利申請總量較大,這與我國能源資源種類密切相關。此外,美國、日本、英國、德國因為較早開展技術研究,所以其專利申請量占比同樣位居全球前列。在煤制油技術創新上,整體來說在 1985 年以前,煤直接液化技術持續發展,在石油價格高漲階段都迎來技術突破,專利申請量也一直高于煤間接液化技術。在 1985 年以后,煤直接液化和間接液化兩個分支均穩定持續發展,申請總量基本持平。圖 2-3全球煤制油技術申請趨勢(單位:項)2.2.2 專利布局揭示產業發展方向從發達國家專利布局方向分析,美國、德國和英國的煤制油技術起步均早于我國和日本多年,且前期均著力于發展煤直接液化技術,進入 2000 年后更著
25、力于發展煤間接液化技術,但申請量均遠遠低于我國。-9-圖 2-4全球主要國家煤制油技術申請趨勢2.2.3 技術研發熱點方向從技術研發地點方向來分析,煤直接液化技術主要涉及催化劑的使用;一些關鍵設備的使用,包括反應器、煤漿泵、預熱器、加熱爐以及減壓閥等零件;反應產物涉及瀝青和油兩大類,主要包括產物的分離以及后續合成下游產品。煤間接液化技術同樣涉及催化劑的使用、反應器以及產物改進,其中產物主要為費托合成油,后續進行處理得到烯烴及其他油類產品。-10-圖 2-5我國煤直接液化/間接液化熱點技術相關專利申請趨勢對煤制油所用設備技術熱點進行分析,煤直接制油是煤制油設備的主要專利布局方向,如煤漿泵、預熱器
26、、加熱爐、反應器、密封及閥門改進,如下圖所示:圖 2-6重要創新主體煤制油設備研發技術熱點2.3 煤制烯烴產業發展方向導航2.3.1 全球煤制烯烴產業專利整體概況從總體來看,煤制烯烴的專利申請量呈上升趨勢,最近五年年申請量略有下降。-11-圖 2-7全球煤制烯烴專利申請趨勢圖 2-8全球煤制烯烴專利申請重點國家/區域從 1950 年出現第一例申請開始,煤制烯烴的研究處于起步水平。此階段,發達國家開始認識到煤制烯烴巨大的潛在商業價值,開始進行專利布局,在技術上逐漸開始涉及聚合方法。2000 年至今,全球煤制烯烴相關專利申請量進一步增加,增速與前一時期相比有明顯提高,在 2018 年到達申請高峰后
27、,開始逐漸下降。其可能原因是在 2019 年新冠疫情后,全球經濟下滑,同時更多企業和科研人員的研發活動受限導致。在煤制烯烴技術路線發展方向上,19721999 年期間,煤制乙烯領域的申請量整體上處在領先地位,煤制丙烯領域的專利申請量略高于合成氣/甲烷制烯烴的申請量。在 20002019 年期間,整體上,煤制丙烯的申請量略高于煤制乙烯,而合成氣/甲烷制烯烴領域的申請量并沒有出現快速增長的情況,整體而言,合成氣/甲烷制烯烴領域的技術發展處于低迷階段。-12-圖 2-9全球煤制烯烴技術申請趨勢2.3.2 專利布局揭示產業發展方向根據發達國家煤制烯烴專利布局方向,中國、日本、韓國和美國在煤制乙烯、煤制
28、丙烯和合成氣/甲烷制烯烴領域上的專利申請趨勢,美國在煤制烯烴領域布局最早,在煤制乙烯技術方面布局最多。日本方面,1970 年出現了煤制烯烴的專利申請,之后也慢慢開始了煤制丙烯,合成氣/甲烷制烯烴領域的技術研究,韓國起步略早于中國,整體上看,煤制丙烯的發展速度高于煤制乙烯。從各國專利布局來看,重點技術領域均在煤制乙烯和煤制丙烯,合成氣/甲烷制烯烴的技術發展,均不是各國發展重點。-13-圖 2-10全球發達國家煤制烯烴技術申請趨勢2.3.3 技術研發熱點方向近十年來,煤制烯烴的技術研發主要集中在烯烴的制備,催化劑的研究以及烯烴聚合等幾個方向。催化劑的性能決定了烯烴的選擇性和產率,而高端聚烯烴在煤制
29、烯烴產業中具有高附加值前景,因此催化劑的研究和烯烴聚合的研究也成為近些年的技術熱點方向。通過分析龍頭企業在高端烯烴產品上的研發熱點方向,??松梨谠诟叨司巯N茂金屬聚乙烯的發展上遙遙領先于其他龍頭企業;殼牌則在乙烯丙烯酸酯共聚物(EAA)、乙烯醋酸乙烯酯(EVA)、高結晶聚丙烯、高熔體強度聚丙烯進行專利布局。在國內,中石化、神華在上述幾個分支均有專利布局。圖 2-11 全球主要國家煤制烯烴技術趨勢-14-圖 2-12 全球主要國家煤制烯烴協同創新方向創新主體的協作創新能夠一定程度地體現該領域的研發熱點,體現了該方向的研究難度和重要性,烯烴作為重要的工業原料,各創新主體在協同創新上開展了密切協作
30、。如圖 2-12 所示,高端聚烯烴領域重要分支乙烯丙烯酸酯共聚物(EAA)的合作申請最多,達到了 132 項。從總量上來看,乙烯醋酸乙烯酯(EVA)、高結晶聚丙烯、高熔體強度聚丙烯以及茂金屬聚乙烯等高端聚烯烴合作申請分別為 68、126、83 和 67。2.4 煤制乙二醇產業發展方向導航2.4.1 全球煤制乙二醇產業專利整體概況從總體來看,煤制乙二醇的專利申請量呈上升趨勢,并且隨著全球產能的持續提升,近年來煤制乙二醇技術發展較為迅速。煤制乙二醇首項專利申請US2636046A 由美國杜邦公司在 1948 年提出,主要以鈷基催化劑催化,由合成氣直接制備乙二醇,但由于該反應需要較嚴苛的高溫高壓條件
31、,在很長一段時間內難以進入工業化生產。在 2005-2008 年期間,國際原油價格逐漸上漲,2010-2014年期間國際原油價格上漲超過 100 美元/桶并保持高位狀態,煤制乙二醇迎來了大發展,專利申請趨勢也猛增。美、日、德、英等國家專利申請量較大,日本如宇部興產株式會社將亞硝酸甲酯引入乙二醇合成,近年來我國生產出了世界上第一批可以滿足用戶需求的煤制乙二醇技術并投產。-15-圖 2-13 全球煤制乙二醇專利申請趨勢圖 2-14 全球煤制乙二醇專利申請重點國家在煤制乙二醇全球技術布局方向上,合成路線改進、催化劑是主要布局方向,占比約為 30.4%;其他主要涉及煤制乙二醇中前、后處理等,約占 12
32、.6%。圖 2-15全球煤制乙二醇專利技術布局-16-2.4.2 專利布局揭示產業發展方向從發達國家專利技術布局方向來看,煤制乙二醇合成工藝技術、煤制乙二醇催化劑技術創新同樣是布局重點方向。此外,由于美國等技術儲備較豐富,尤其是對于催化劑的開發進入了較成熟階段,導致其專利數量上相對較少,其反而開始探索研發在實際產業化中必須解決的前、后處理問題,可能是今后產業發展的一個可參考方向。圖 2-16全球主要國家煤制乙二醇技術布局2.4.3 技術研發熱點方向從技術研發熱點方向來看,經過近 20 年的技術發展,合成氣氧化偶聯法逐漸體現出產業化優勢被重點關注。到 2008 年,草酸酯合成又重回研究重點。而對
33、于合成氣氧化偶聯法的第二步草酸酯氫化,從 20 世紀 70 年代開始始終處于活躍狀態,草酸酯氫化屬于新出現的技術領域,前期或相關領域沒有可采用的技術,因此其持續研發是保持煤制乙二醇技術完善的必然結構。-17-圖 2-17全球主要國家煤制乙二醇技術熱點從龍頭企業相關專利布局來看,中國石油化工總公司的重點研究方向是金屬催化劑;美國杜邦的重點研究方向是煤制乙二醇工藝方向,具體為非典型的草酸酯氫化法;日本宇部興產的重點研究方向是草酸酯氫化合成乙二醇,其次為金屬催化劑。也就是說,當前龍頭企業在合成工藝選擇上以草酸酯氫化法為重點方向,在催化劑攻關上以金屬催化劑為主。2.5 煤制芳烴產業發展方向導航2.5.
34、1 全球煤制芳烴產業專利整體概況1971-2003 年之間,??松梨冢梨谑凸荆┰诜紵N制備工藝以及催化劑方面,包括甲苯甲醇烷基化制對二甲苯等技術相關專利申請數量有明顯增長。在 1977 年,美國的??松梨诠揪吞岢隽撕铣蓺廪D化為芳烴的工藝路線(US4180516A)。我國由于“富煤少油”的能源結構特性,煤制芳烴相關技術的專利申請量占比較大。-18-圖 2-18全球煤制芳烴專利申請趨勢圖 2-19全球煤制芳烴專利申請重點國家在技術發展路線上,煤制芳烴技術主要可以分為三個技術分支,包括煤制芳烴的合成工藝技術,芳烴的分離、純化、萃取、吸附技術(簡稱分離工藝技術),以及煤制芳烴反應過程中的催化
35、劑技術,2000 年以后,煤制芳烴整體發展偏向合成工藝技術方向以及催化劑技術方向,關于分離工藝技術的研究較少。圖 2-20全球煤制芳烴專利技術申請趨勢-19-2.5.2 專利布局揭示產業發展方向對發達國家專利布局情況進行分析,結果顯示,2010 年起,主要發達國家在煤制芳烴產業布局逐漸開始傾向于兩方面,一是以二甲苯為例的單環芳烴的制備,如 C07C15/08、C07C15/02 等,二是對芳烴制備用催化劑與催化工藝的研究,如 B01J29/40、B01J23/00。圖 2-21全球發達國家煤制芳烴技術申請趨勢從全球龍頭企業專利布局角度分析,近幾年內,龍頭企業主要布局方向在分類號 B01J29/
36、40 所代表的催化劑領域,例如 ZSM-5,ZSM-8 或 ZSM-11,以及分類號 C07C15/08 所代表的二甲苯為主的單環芳烴產品。2.5.3 技術研發熱點方向從產業技術研發熱點方向分析,國內煤制芳烴專利申請主要為苯乙烯、異丙苯相關專利,甲苯下游產品中,圍繞硝基苯、苯甲酸以及二甲苯相關專利數量最多,二甲苯下游產品專利申請中以對二甲苯為主。從龍頭企業技術研發熱點方向分析,國內已開展了甲苯甲醇烷基化技術的研究,但存在工藝過程復雜,副反應多且選擇性低等問題,因此在煤制芳烴高選擇性和穩定性的催化劑的開發,以及煤基合成氣直接制芳烴等工藝的改進是一個重要布局方向。-20-圖 2-22中國石化/???/p>
37、森美孚技術研發熱點方向從協同創新熱點方向分析,煤制芳烴同樣聚焦于芳烴的制備工藝如苯、甲苯、二甲苯類單環芳烴產品,此外,對于催化劑的改進如包含分子篩的催化劑或包含金屬或金屬氧化物或氫氧化物的催化劑。2.6 煤制氣產業發展方向導航2.6.1 全球煤制氣產業專利整體概況煤制氣技術發展的市場驅動力主要在于石油價格的波動,并且專利申請量趨勢與國際原油價格波動保持高度關聯。新西蘭、澳大利亞、英國和加拿大,也都在 20 世紀 80 年代進行過許多煤制油氣的研究,但是都僅止于實驗階段,1985年 8 月 1 日,美國大平原煤制氣工廠因氣價下跌,嚴重虧損而宣布破產,此后,世界各國對于發展煤制天然氣均較為謹慎。-
38、21-圖 2-23全球煤制氣專利申請趨勢圖2-24全球煤制氣專利申請主要國家在煤制氣技術創新上,催化劑在煤炭氣化過程中起到重要的作用,可以加速反應速率,降低反應溫度,提高產物的選擇性。因此,研究和應用新型催化劑是煤炭氣化技術創新的一個重要方向。新型催化劑可以改變傳統氣化工藝的條件,提高反應效果,并且降低催化劑的使用成本。此外,利用催化劑創新煤制氣工藝是另外一個專利申請重點方向。2.6.2 專利布局揭示產業發展方向圖 2-25全球煤制氣主要國家專利申請趨勢-22-結合上節分析的當前全球煤制氣專利國家布局,我國煤制氣相關專利申請占全球專利申請的約 62.7%,從圖 2-25 可以看出,近十年來全球
39、煤制氣技術創新基本發生在我國,當前我國創新主體除在煤制氣工藝的改進和創新上,甲烷化催化劑、臭氧非均相氧化固體催化劑是一個重要布局方向,與產業技術發展趨勢基本相符。從龍頭企業專利布局方向來看,中石化在與稀土或錒系元素結合催化劑、多孔性材料用作催化劑上進行布局;中科院大連化物所在負載型稀土金屬氧化物/摻雜鈣鈦礦催化劑,貴金屬為主要催化活性組分、以堿土金屬氧化物為催化助劑和催化劑載體等方向開展專利布局。2.6.3 技術研發熱點方向從今年我國新進入該領域進行研發或創新的主題進行分析,蘇州蓋沃凈化科技有限公司、泰州禾益新材料科技有限公司和湖州民強炭業有限公司均約于2018 年后開始煤制氣領域專利申請,屬
40、于新進入者,其主要涉及的領域是綜合合成方向、催化劑方向和催化劑制備方向,基本上涵蓋了煤制氣重要領域,可見煤制氣仍然處于重點發展地位。針對多個申請人協同創新角度進行分析,共同開展研究的方向主要是金屬催化劑領域。圖 2-26煤制氣協同創新技術趨勢-23-2.7 CCUS 產業發展方向導航2.7.1 全球 CCUS 產業專利整體概況自 1999 年,隨著從空氣中大規模捕集 CO2概念的首次提出,相關的專利技術開始萌芽。2005 年聯合國政府間氣候變化專門委員會大會發布碳捕集與封存特別報告,有力推動了該技術領域的技術研發和專利產出。2020 年起,發達國家紛紛出臺了關于 CCUS 的政策與法案。我國也
41、在重點研發計劃中布局了CCUS 技術項目,隨著碳達峰、碳中和目標的提出,在各國政策的驅動以及綠色可持續發展的大方向指引下,CCUS 的專利技術研發呈現爆發式增長,在 2022年達到了申請量高峰。圖 2-27全球 CCUS 專利申請趨勢2-28全球 CCUS 專利申請重點國家我國由于煤化工產業的蓬勃發展,CO2的排放量在 2019 年已躍居全球首位,在雙碳目標的驅動下,我國在 CCUS 技術研發中投入了大量的資源,申請量處于全球首位,其次是美國、日本、韓國、加拿大。加拿大的 Carbon Engineering(CE)公司,是世界知名的研究空氣直接捕集二氧化碳(DAC)技術的創新主-24-體。圖
42、 2-29全球 CCUS 技術申請趨勢CCUS 技術主要分為 CO2的捕集、封存和利用,在全球整體技術發展中,捕集、封存和利用技術基本處于同時間起步。對于捕集技術的研究力度始終要高于其他技術,占比為 60%,共 7908 項。轉化和利用技術占比 30%,共 3932 項,封存技術占比 10%,共 1376 項。2.7.2 專利布局揭示產業發展方向圖 2-30全球 CCUS 技術申請趨勢通過對 CCUS 領域相關發達國家在捕集、封存、轉化和利用三個子領域申-25-請量的占比進行了統計分析,二氧化碳的捕集技術是發達國家的研發重點方向,各國申請量占比最小的均為封存技術,這與 CO2封存的地質條件、海
43、洋條件以及溫度、壓力等條件較為復雜有關。海洋封存技術和碳酸鹽礦石封存技術目前還處于起步研究階段,而美國作為封存技術占比最高的申請國家,也可以看出其作為能源大國對于 CO2減排的重視程度。在近幾年,雖然捕集技術仍然處于明顯優勢地位,但轉化和利用技術也逐漸成為韓國、日本、加拿大的研究熱點。圖 2-31全球 CCUS 技術申請趨勢通過對龍頭企業如中國華能集團、法國阿爾斯通,韓國電力公司,日本三菱和日立,荷蘭殼牌等在 CCUS 領域的布局分析可以發現,捕集技術也是各龍頭企業的熱點研究方向,申請量占比為 69%,較全球整體的捕集技術占比更高,可見龍頭企業在二氧化碳的捕集方向具有更多的技術創新成果。2.7
44、.3 技術研發熱點方向圖 2-32全球 CCUS 技術申請趨勢-26-圖 2-33全球 CCUS 技術申請趨勢在 CO2的捕集技術中,主要分為燃燒前捕集、燃燒后,以及富氧燃燒過程中對 CO2進行分離捕集。下圖展示了三類捕集方式在全球范圍內的專利申請趨勢??梢钥闯?,燃燒后捕集方法由于對原有系統的繼承度高,適用于各類改造和新建廠區的 CO2減排,可處理不同濃度的氣源,技術相對成熟,屬于目前專利熱點研究方向。燃燒后捕集技術具體又可以分為膜分離法、固相吸附法和吸收法三種主流技術。膜分離以及直接從空氣中捕集(DAC)兩種主流技術。而固相吸附法和吸收法可以統一歸為直接從空氣中捕集(DAC)技術??梢钥闯?,
45、DAC技術為燃燒后捕集技術中熱點研究方向,高性能膜材料目前存在難以規?;苽涞募夹g難點,導致工業化推廣困難,專利申請量較少。圖 2-34全球 CCUS 技術申請趨勢在 CO2的轉化和利用技術中,主要的轉化和利用技術路徑主要包括熱催化、電催化、生物轉化、光催化、非熱等離子體催化轉化和碳酸化等。如圖所示,熱-27-催化技術占比最高,并且屬于近幾年的熱點研發方向。熱催化中的代表技術包括利用 CO2制備綠色甲醇,為碳減排提供一種環保經濟的解決方案。對于捕集方向的龍頭企業,中國華能集團研究重點主要是基于對整體捕集系統的優化,主要技術涉及了燃料電池發電系統中實現 CO2捕集。阿爾斯通研發熱點在吸收劑,如鈣
46、基吸收劑,含氨溶液,離子液體。CO2轉化和利用方向的龍頭申請人是中科院所,主要包括大連化物所、過程工程研究所、山西煤炭化學研究所等。研究初期,主要涉及的技術是用于 CO2轉化制備有機物的催化劑及其制備方法,目的在于如何高效利用 CO2。2016 年起,研究熱點逐步轉變為如何將二氧化碳轉化為高附加值化學品。2021 年起,對于 CO2加氫制甲醇所用的催化劑的研究逐漸增多,尤其是液態陽光的合成催化劑成為研究熱點,液態陽光的制備屬于光催化過程。同時在 CO2合成低碳烯烴、高品質汽油方面也持續投入研發精力??梢?,在二氧化碳的利用與轉化技術領域,中科院所的主要研發熱點集中在對催化劑的優化,且產物逐漸向高
47、附加值化學品轉移。圖 2-35全球 CCUS 技術申請趨勢通過對捕集領域和 CO2的轉化和利用領域中協同創新情況和新進入者的熱點方向進行分析,結果顯示,協同創新的熱點方向是 DAC 技術,以及碳酸化和熱催化轉化 CO2技術。通過對捕集技術的申請人進行分析,可以發現中冶京誠工程技術有限公司作為新進入者在 DAC 技術上展開布局。如何降低捕集能耗,提高吸收劑的吸收效率為研發熱點方向,并且傾向于采用工藝耦合的方式對捕集技術進行優化。通過對 CO2轉化和利用技術的申請人進行分析,新進入者為中科液態陽光(蘇州)氫能科技發展有限公司。研發成果主要集中在液態陽光技術中的重整分離制氫系統,在此過程中把二氧化碳
48、減排做成甲醇液態燃料,拿甲醇-28-液態燃料來做加氫站,將制氫系統一體化。2.8 水處理產業發展方向導航2.8.1 全球水處理產業專利整體概況全球煤化工廢水處理相關專利共計 11210 件,從總體來看,專利整體的申請量呈上升趨勢,最近三年申請量略有下降。發展過程可以分為三個階段:從 1928年出現第一例申請開始,到 1973 年,全球對于煤化工廢水處理的研究處在技術萌芽期;19741999 年,相關專利申請量有所增加,增速與技術萌芽期相比有所提高,在這一時間,發達國家逐步認識到廢水對環境的污染以及進行廢水處理的重要性,開始進行專利布局,并出現了完整的廢水處理系統,經過這段時間的積累,為后續發展
49、奠定了技術基礎;2000 年至今為高速發展期,2000-2003 年,全球申請量快速增加,在 2003 年以后,申請量雖然小幅回落,但是在 2007 年后再次爆發式增長,在 2016 年到達申請高峰后,開始小幅度下降,直到 2020 年,下降速度明顯加快,水處理技術發展趨于完善。圖 2-36 全球現代煤化工水處理技術申請趨勢-29-圖 2-37 全球現代煤化工水處理技術申請全球煤化工廢水處理專利申請來自 66 個國家,從圖中可以看出美國、中國和日本占據煤化工廢水處理相關專利的 56.68%,美國在煤化工廢水處理領域申請量最多,共計 2660 件,占總量的 23.75%,中國和日本位列第二、三位
50、,申請量分別為 1956 件和 1731 件,占全球總申請量的 17.48%和 15.45%。捷克、德國、加拿大、韓國等發達國家也占據了比較大比例,上述國家同樣重視煤化工廢水處理技術的研發,此外,捷克斯洛伐克、俄羅斯在全球煤化工廢水處理領域也具有一定占比。美國是煤化工廢水處理最早的國家,美國于 1928 年申請了第一篇涉及煤化工廢水的專利,關于從煤炭化工產生的氨水中除去苯酚的方法和裝置。我國專利申請趨勢與其他發達國家專利申請趨勢相比起步較晚,主要是早期煤化工技術與廢水處理技術落后,隨著煤化工技術的快速發展,以及人們對環保理念的不斷提高,從 2008 年,我國煤化工廢水處理的專利量呈爆發式增長,
51、增長速率遠高于相關專利占有量第一位的美國。-30-圖 2-38全球現代煤化工水處理技術申請趨勢2.8.2 專利布局揭示產業發展方向-31-圖 2-39發達國家污水處理技術專利布局趨勢從發達國家專利布局分析,美國在煤化工廢水處理領域布局早期均是以物理法處理占比最大,隨著技術的進步,美國逐漸在物理法與化學法聯用(專利數量占比 58%)、物理法與生物法聯用(專利數量占比 18%)逐漸受到青睞,成為新的技術布局方向。與美國不同,日本在早期更善于利用生物法來處理工業廢水,此后的技術布局方向則與美國一致,物理法與化學法聯用為主要布局方向,但是化學法與生物法聯用(專利數量均占比 20%)相較美國更為顯著。德
52、國物理法聯合化學法占比 61%,可見,物理法聯合化學法在煤化工廢水處理中具有重要作用。從龍頭企業專利布局方向分析,全球煤化工廢水處理專利申請人技術主題分布,主要的技術主題分布在吸附法、生物法、絮凝沉淀法、氧化法以及多級工藝聯用法中,與全球的技術主題保持一致,也可以說,全球主要申請人的研究方向代表了全球總的研究方向。圖 2-40發達國家污水處理技術專利布局趨勢-32-2.8.3 技術研發熱點方向從技術研發熱點方向分析,日本三菱公司熱衷于研究高吸附性能的吸附材料以及開發高效的吸附劑再生/處置技術,保證吸附性能的潛力下降低成本。此外,膜法分離中采用反滲透法進行工業廢水處理和半滲透膜中的中空纖維組件是
53、重點研發熱點,廣泛使用的雙膜法,該工藝環節產生的高含鹽廢水出水 TDS 濃度可達 10000mg/L,經初步處理可實現 65%75%含鹽廢水回用,回收水可以送至循環水站利用,也可作為脫鹽水站和其他工業原水的補水。與國外公司相比,中國石化更關注在多級處理中的生物處理、熱法、氧化法以及臭氧氧化、催化劑的研究。催化劑研究上,中國石化以過渡金屬和稀土金屬為活性金屬組分,載體以 150 目300 目的活性炭為核、以無定形氧化鋁為殼制備的催化劑,以臭氧為氧化介質,對含酚、含硫廢水進行催化濕式氧化處理,臭氧作為強氧化劑,通過和有機物反應產生 OH來處理廢水中難降解有機化合物,去除水中 COD,降低水中色度和
54、濁度,同時在作用過程中不造成二次污染。陶氏杜邦重點關注使用有機物、高分子有機物的絮凝沉淀技術,處理對象更側重于煤化工廢水中的固體廢棄物,例如污泥的資源化處理。-33-圖 2-41 龍頭企業技術研發熱點方向(依次為日本三菱、中石化、陶氏杜邦)-34-第三章區域產業定位3.1 區域產業結構定位圖 3-1 區域產業鏈專利申請量占比對全國整體以及部分省市現代煤化工各分支的專利申請量占比進行統計,如圖 3-1 所示。整體上,煤制油占全國現代煤化工各技術分支的 30%左右,煤制烯烴占比約 9%,煤制乙二醇占比約 12%,煤制芳烴占比約 8%,煤制氣占比約19%,CCUS 占比約 18%,水處理占比約 4%
55、。根據 2023 年 7 月 1 日內蒙古自治區政府公布數據顯示,全區煤制氣產能居全國第一位,煤制油、煤制烯烴、煤制乙二醇產能均居全國第二位。從專利申請占比來看,內蒙古自治區煤制油相關專利占現代煤化工產業鏈各技術分支的約 60%,遠超全國平均水平,并且高于煤制油產能占全國首位的寧夏。但是在煤制烯烴、煤制乙二醇、煤制芳烴、煤制氣的專利申請占比上,均低于全國平均水平,與其領先全國的產能不相匹配。另一方面,CCUS 和水處理是“雙碳”戰略、節能環保政策下需大力發展的產業,全國各省市均對此投入了大量的研發精力,相比來說,內蒙古自治區目前在此領域并不具有優勢,還有很大的發展空間。-35-現代煤化工產業創
56、新發展布局方案 提出布局內蒙古鄂爾多斯、陜西榆林、寧夏寧東、新疆準東 4 個現代煤化工產業示范區,推動產業集聚發展,打造世界一流的現代煤化工產業示范區。山西省是全國首個能源革命綜合改革試點,現代煤化工產業現有煤制油產能 176 萬噸、煤(焦爐煤氣)制甲醇產能 768 萬噸、煤(焦爐煤氣)制乙二醇產能 120 萬噸,形成以焦爐煤氣為原料的多元化產品路線,以及以煤焦油、粗苯為原料的碳基新材料產業鏈,集聚了中科院山西煤化所、懷柔實驗室山西研究院、賽鼎工程公司等科研實力達到國內先進水平的煤化工研究設計機構,具有較強研發能力。潞安集團組建了國家煤基合成工程技術研究中心,開展費托合成及高端油品和化學品研究
57、,并取得一定成效。因此,在全國現代煤化工產業對比的基礎上,本項目選擇以陜西、山西、寧夏、新疆作為對標區域,對內蒙古自治區現代煤化工各技術分支產業發展進行定位分析。3.2 煤制油產業定位3.2.1 產業發展定位圖 3-2 煤制油集聚區專利申請趨勢對煤制油 5 個集聚區煤制油專利申請趨勢進行對比,結果顯示在煤直接制油技術分支上,山西省持續有專利技術申請,寧夏在專利布局上持續發力,申請趨勢日漸增強,內蒙古自治區雖有持續產出,但在申請勢頭上有所下降。在煤間接制油技術分支上,陜西、陜西專利申請態勢持續向好,專利申請絕對量均高于內蒙古自治區。-36-3.2.2 企業創新實力定位圖 3-3 煤直接液化企業專
58、利申請趨勢與核心專利占比-37-圖 3-4 煤間接液化企業專利申請趨勢與核心專利占比在煤直接液化和間接液化技術分支上,內蒙古自治區企業專利申請均呈逐年上升趨勢,與本地擁有較多煤制油企業密切相關。核心專利統計的標準包括經過訴訟、轉讓、許可、復審、無效、權利人變更、質押、保全等。在企業核心專利數量占比上,內蒙古自治區相較全國也顯著較低。相比來說,間接液化技術相較于直接液化技術核心專利占比更高,體現了企業在煤間接液化技術上擁有更好的積極性和創新性。3.2.3 創新人才儲備定位圖 3-5 煤制油各省市創新人次擁有量煤直接液化煤間接液化-38-圖 3-6 煤制油集聚地區重點發明人創新成果擁有量煤間接液化
59、技術分支上內蒙古自治區所擁有的創新人才儲備量以及重點發明人創新成果擁有量較煤直接液化領域在全國范圍內是更具有競爭力的。3.2.4 技術創新實力定位對于技術創新實力定位,主要從煤直接液化和間接液化兩個技術分支在全國省市或五個現代煤化工產業集聚省市專利申請量、專利申請趨勢、專利有效性占比和有效專利維持年限四個方面進行分析。整體來說,陜西和山西作對于煤制油技術的研發是處于領先地位的,陜西更偏重于煤直接液化技術的研究,也包括煤焦油加氫技術以及煤液化殘渣的利用和改進;而山西和內蒙在煤直接液化和間接液化兩個分支均有側重,但內蒙古自治區整體申請量僅為陜西的二分之一。圖 3-7 煤制油各技術分支在現代煤化工集
60、聚地區的專利申請量從申請趨勢可以看出,除山西研究投入較早之外,其他各省市基本上是從2000 年后才對煤制油專利技術投入研發。-39-圖 3-8 煤制油各技術分支在現代煤化工集聚地區的專利申請趨勢從專利有效性的角度來看,內蒙古與陜西、山西持平,但總體來說這五個現代煤化工產業集群地區的專利有效性均未達到 60%,專利質量還有待提高。從專利維持有效的年限來看,在煤直接液化技術分支,維持超過 10 年的專利較少;而在煤間接液化技術分支,山西的專利維持年限普遍較長,可見山西在煤間接液化技術領域的創新成果價值較高。圖 3-9 煤制油各技術分支在現代煤化工集聚地區的專利有效性-40-圖 3-10 煤直接液化
61、專利維持年限(集聚區)圖 3-11 煤間接液化專利維持年限(集聚區)3.3 煤制烯烴產業定位3.3.1 產業發展定位圖 3-12 煤制烯烴集聚區專利申請趨勢在煤制烯烴五個產業集聚區的對比上,陜西、山西在專利申請總量上領先于其他區域,寧夏顯示出較好的申請態勢,內蒙古自治區在專利申請趨勢和絕對量上均不占優。3.3.2 企業創新實力定位在煤制烯烴領域上,內蒙古自治區企業專利申請逐年上升,申請量居于全國省市排名的中下游水平,與其實際產業規模不相匹配。核心專利數量占比均居于-41-全國中部位置??梢?,內蒙古自治區企業整體煤制烯烴專利技術處于發展中階段,還有待提升。圖 3-13 煤制烯烴企業專利申請趨勢與
62、核心專利占比3.3.3 創新人才儲備定位如圖 3-14 所示,在煤制烯烴領域全國范圍內,內蒙古自治區擁有的創新人次數量較少,從重點發明人擁有的專利數量來看,沒有具有絕對優勢的創新人才。-42-圖 3-14 煤制烯烴創新人次和重點發明人創新成果擁有量3.3.4 技術創新實力定位如圖 3-15 和圖 3-16 所示,內蒙古自治區煤制烯烴的申請量主要包括煤制乙烯和煤制丙烯等技術,二者的占比相當,說明內蒙古自治區對煤制乙烯投入了與煤制丙烯技術不相上下的關注度,同時,內蒙古自治區沒有申請合成氣/甲烷制烯烴技術相關專利。內蒙古自治區從整體申請趨勢上來看,技術起步較其他集聚地區更晚。圖 3-15 煤制烯烴各
63、技術分支在現代煤化工集聚地區的專利申請量占比-43-圖 3-16 煤制烯烴各技術分支在現代煤化工集聚地區的專利申請趨勢從專利有效性的角度來看,內蒙古自治區由于各技術分支的專利申請日較為靠后,各分支有效性占比接近,整體比例要高于山西和陜西地區。從專利維持有效的年限來看,內蒙古自治區由于技術起步較晚,沒有維持超過 10 年的專利。陜西和山西對于煤制烯烴方面技術創新成果的重視程度更高。圖 3-17 煤制烯烴各技術分支在現代煤化工集聚地區的專利有效性-44-圖 3-18 煤制烯烴在現代煤化工集聚地區的專利維持年限3.4 煤制乙二醇產業定位3.4.1 產業發展定位圖 3-19 煤制乙二醇集聚區專利申請趨
64、勢在煤制乙二醇五個產業集聚區的對比上,山西、陜西同樣具有較好的發展態勢和技術布局,內蒙古自治區則相對處于弱勢態勢。3.4.2 企業創新實力定位企業核心專利占比多,從一定程度上可以體現其具有高效的研發團隊,明確的研究方向和扎實的研究基礎,核心專利占比更能體現企業或地區的研究價值??梢?,陜西的企業創新能力在 5 個現代煤化工產業集聚地區中屬于前列,新疆和內蒙古自治區緊隨其后,體現了此地區產業發展較好,且企業創新動力強勁。內蒙古自治區雖然絕對核心專利數量較低,但其核心專利占比在全國主要地區范圍排名前十,體現其在煤制乙二醇方面具有較強的實力。-45-圖 3-20 煤制乙二醇企業專利申請趨勢與核心專利占
65、比3.4.3 創新人才儲備定位如圖 3-21 所示,在煤制乙二醇領域,內蒙古自治區擁有的創新人才數量相對較少,主要原因在于研究人才隊伍本地化程度不夠。內蒙古自治區的頭部申請人所擁有的專利數量與其他三個地區如新疆、山西、陜西的重點發明人相比較少,可見該地區沒有具有絕對優勢的發明人。-46-圖 3-21 煤制乙二醇創新人次和重點發明人創新成果擁有量3.4.4 技術創新實力定位圖 3-22 煤制乙二醇各技術分支在現代煤化工集聚地區的專利申請量占比從圖 3-22 可以看出,新疆在合成領域的專利申請數量占比較大,超過了50%。內蒙古自治區的技術創新領域與全國趨勢基本一致。5 省市地區在前、后處理領域主要
66、產煤地區的占比量均高于全國水平,其可能的原因是,在主要產煤地區因實際生產需求,在不涉及核心合成和催化劑研發的情況下,為了進行正常生產和獲得所需產品,與之密切相關的前、后處理等的研發被重點關注,因此其相應的專利申請數量增加。-47-圖 3-23 煤制乙二醇各技術分支在現代煤化工集聚地區的專利申請趨勢圖 3-23 是針對內蒙古、山西、陜西和新疆各技術環節專利申請分布情況,由此可以看出,各地區的專利申請技術領域都有一定的選擇性和偏重。-48-圖 3-24 煤制乙二醇各技術分支在現代煤化工集聚地區的專利有效性與維持時間從上 5 省市有效專利技術分支布局來看,各省市的重點研究方向為金屬催化劑領域,內蒙古
67、自治區在各技術分支中發展最均衡,其對工藝和催化劑的研究處于齊頭并進。從 5 省市有效專利維持年限來看,總體上有效專利維持年限集中在2-8 年間。山西的專利維持年限有長達 16 年的,內蒙古自治區有專利維持年限有長達 14 年的??梢?,兩地對于煤制乙二醇的技術重視度較高。3.5 煤制芳烴產業定位3.5.1 產業發展定位圖 3-25 煤制芳烴集聚區專利申請趨勢煤制芳烴五個集聚區專利申請中,山西、陜西的專利申請絕對量和申請態勢遠好于其他三個區域,內蒙古自治區雖也有持續創新,但專利申請上仍顯薄弱。-49-3.5.2 企業創新實力定位圖 3-26 煤制芳烴企業專利申請趨勢與核心專利占比在煤制芳烴技術領域
68、中,內蒙古自治區增長趨勢不明顯,專利擁有量儲備不足,與五個現代煤化工集聚區相比也處于較低的增長趨勢。在專利申請絕對量不高的情況下,內蒙古自治區企業擁有的核心專利數量也不高。3.5.3 創新人才儲備定位如圖 3-27,內蒙古自治區在煤制芳烴領域擁有的創新人次比較少,整體創新活躍度較低,并且重點發明人擁有的專利數量也不具有競爭力。-50-圖 3-27 煤制芳烴創新人次和重點發明人創新成果擁有量3.5.4 技術創新實力定位如圖 3-28 和圖 3-29 所示,內蒙古自治區在芳烴的合成工藝方面沒有相關的專利技術,同樣無論是申請量還是占比,其他幾個集聚省市在該技術領域也不占優勢。從申請趨勢上來看,內蒙古
69、自治區在整體煤制芳烴的研發起步相對較晚,在近幾年才開始有所發展,且創新成果擁有量很少,還處于起步階段。圖 3-28 煤制芳烴各技術分支在現代煤化工集聚地區的專利申請量占比-51-圖 3-29 煤制芳烴各技術分支在現代煤化工集聚地區的專利申請趨勢在五個集聚地區,煤制芳烴由于整體技術起步時間都相對較晚,有效性比例是較高的。圖 3-30 煤制芳烴各技術分支在現代煤化工集聚地區的專利有效性占比-52-3.6 煤制氣產業定位3.6.1 產業發展定位圖 3-31 煤制氣集聚區專利申請趨勢在煤制氣五個集聚區專利申請態勢上,整體呈現出專利申請減少的趨勢,其中陜西在技術創新上具有更好的持續性。煤制氣領域,內蒙古
70、自治區產能位居全國第一,但是其專利布局與產能不相匹配。3.6.2 企業創新實力定位圖 3-32 展示了各省市企業專利申請量趨勢,可以看出北京的專利申請量最多。遼寧,江蘇、上海、山東、浙江等的專利申請量比較平緩,穩中有漲??梢娫摷夹g在國內屬于新興發展的,現正處于高速發展時期。在現代煤化工集聚地區,新疆的煤制氣核心專利最多,占比達到了 42.86%。煤制氣也是新疆現代煤化工的重點技術產業。而內蒙古自治區不具有核心專利。-53-圖 3-32 煤制氣企業專利申請趨勢與核心專利占比3.6.3 創新人才儲備定位在各省市創新人才對比中,北京的創新人才人次達到了 1790 次,位居全國第一。此外在 5 個煤化
71、工產業聚集區煤制烯烴領域的創新人才人次中,陜西分居第一,達到了 424,此外內蒙古自治區的占比位于第三,達到了 41 人次。圖 3-33 煤制氣各省市創新人次擁有量表 3-1 中山西賽鼎工程有限公司的崔曉曦的專利申請量達到了 47 件,其聚焦于煤制天然氣的制備工藝,特別是耐硫甲烷化生產工藝。中國科學院山西煤炭化學研究所的李德寶團隊則更多關注煤制天然氣的甲烷化工藝優化以及催化劑研發等領域,催化劑在甲烷化工藝中的壽命以及選擇性是國產化替代率低的重要原因。內蒙古工業大學王紅教授和劉進榮教授帶領研究團隊通過動力學和不同條件下的原位紅外分析,揭示了催化劑表面酸堿性質對 CO2甲烷化反應活性和選-54-擇
72、性的影響,為 CO2甲烷化催化劑設計提供了參考。表 3-1 煤制氣集聚地區重點發明人省份省份山西山西陜西陜西寧夏寧夏內蒙古內蒙古新疆新疆發明人崔曉曦馬曉迅趙天生王紅代斌張慶庚張偉金政偉張艮行冉令慧李曉劉俊霞張安貴王曉燕劉紅霞李德寶李大鵬范素兵李國強吳麗娟曹會博李婷張建利李永旺張建樹李忠許龍龍莊壯胡瑞生張永鋒賈麗濤彭東楊順劉進榮朱明遠范輝朱燕燕石好亮黃禮春朱瑞春林明桂任花萍石永杰張偉達李永亭馬英民馮帥軍董國如李園園李超帥3.6.4 技術創新實力定位從圖 3-34 煤制氣各技術分支在現代煤化工集聚地區的專利申請量占比來看,催化劑作為煤制氣領域的核心技術,國產化替代率較低,也是當前國內煤制氣的研發熱
73、點技術。從圖 3-35 煤制氣各技術分支在現代煤化工集聚地區的專利申請趨勢看,無論是催化劑技術還是合成技術,幾大區域在 2017 年以后都有了明顯的專利申請量的增長。值得注意的是,山西在 2014 年前后有了明顯的專利申請量峰值,這得益于太原理工大學在煤制氣領域中的深入研發投入。圖 3-34 煤制氣各技術分支在現代煤化工集聚地區的專利申請量占比-55-圖 3-35 煤制氣各技術分支在現代煤化工集聚地區的專利申請趨勢如圖 3-36 幾個區域在煤制氣的合成等工藝方面均具有較高的專利有效占比。但是催化劑領域的情形則參差不齊。其中,山西省有較多的科研院所參與了煤制氣的研發,其合成技術和催化劑技術的有效
74、專利占比均達到了六成以上。而新疆地區專利數量較少,有效占比也較高。在維持年限上,寧夏,內蒙古以及新疆的維持年限普遍在 5 年以下,其中山西省 89 年維持年限的專利最多,達到了 41 件,這里有較多是太原理工大學在催化劑領域的研究成果。圖 3-36 煤制氣技術分支專利有效性占比(集聚區)煤制氣合成煤制氣催化劑-56-圖 3-37 煤制氣專利維持時間(集聚區)3.7 CCUS 產業定位3.7.1 產業發展定位圖 3-38CCUS 集聚區專利申請趨勢在 CCUS 集聚區專利申請中,總體態勢上各集聚區在 CCUS 專利布局上的意愿逐年增加,這與當前雙碳戰略相吻合,也證明政策支持對于產業技術創新具有重
75、要推動作用,但是內蒙古自治區在專利申請的絕對量上遠低于山西和陜西,因此,可更加積極推動相關創新主體在該領域的專利布局。3.7.2 企業創新實力定位如圖 3-39,內蒙古自治區 CCUS 領域企業申請人所擁有的申請量居于全國省市排名的中后段。核心專利數量占比居于全國中部偏后位置??梢?,內蒙古自治區企業整體 CCUS 專利技術仍處于起步待發展的階段。-57-圖 3-39 CCUS 企業專利申請趨勢與核心專利占比3.7.3 創新人才儲備定位在省市所擁有的創新人才儲備量方面,山西和陜西屬于現代煤化工產業集聚區,擁有的創新人才數量處于全國第二梯隊。新疆和內蒙古擁有量接近。內蒙古自治區的頭部申請人所擁有的
76、專利數量明顯少于其他四個地區的重點發明人,可見該地區沒有具有絕對優勢的發明人。發明人劉海建所屬的申請人為新能能源有限公司。-58-圖 3-40 CCUS 創新人次和重點發明人創新成果擁有量3.7.4 技術創新實力定位內蒙古自治區相比于其他區域,對二氧化碳的轉化和利用技術申請量占比更高,說明內蒙古自治區對轉化和利用投入了與捕集技術不相上下的關注度。值得注意的是,新疆整體申請量與內蒙古是相近的,但其對于封存技術的專利申請量明顯高于內蒙古。新疆關于封存技術的研究主要來自新疆敦華綠碳技術股份有限公司,是國內唯一的 CCUS 專業化全產業鏈高新技術民營企業。從整體申請趨勢上來看,內蒙古極少研究封存技術,
77、在轉化和利用方面的創新能力與新疆類似,成果較少。對于捕集技術的研發集中在近兩年內,仍處于持續待發展的狀態。圖 3-41 CCUS 各技術分支在現代煤化工集聚地區的專利申請量占比-59-圖 3-42 CCUS 各技術分支在現代煤化工集聚地區的專利申請趨勢從專利有效性的角度來看,內蒙古自治區由于各技術分支的專利申請日較為靠后,各分支有效性占比接近,整體比例要高于專利申請量接近的新疆地區。從專利維持有效的年限來看,內蒙古自治區由于技術起步較晚,沒有維持超過 10年的專利。在捕集技術上,陜西具有維持超過 10 年的專利技術 8 件,山西具有6 件。在封存技術上,山西和陜西均只有 1 件維持超過 10
78、年的專利技術。在轉化和利用技術上,陜西具有 3 件維持超過 10 年的專利技術,而山西具有 8 件??梢?,山西對于 CO2的轉化和利用方面技術創新成果的重視程度更高。圖 3-43 CCUS 各技術分支在現代煤化工集聚地區的專利有效性占比-60-3.8 水處理產業定位3.8.1 產業發展定位圖 3-44 CCUS 各技術分支在現代煤化工集聚地區的專利有效性占比在水處理五個產業集聚區上,陜西在專利申請量與專利申請態勢領先于其他區域,內蒙古自治區在技術創新上不具有持續性,在當前環保壓力逐漸增大的情況下,有必要持續加強相關技術研究。3.8.2 企業創新實力定位企業煤化工廢水處理相關專利的申請量最多的北
79、京從 21 世紀初開始穩定提升,在 2013 年達到一個小高峰,隨后在 2020 年的年申請數量最多,近幾年的申請量有所下降。如圖 3-45 所示,北京、江蘇和浙江仍然位列前三名,內蒙古的核心專利 5 件,占比為 19.23%,可見,在五個現代煤化工聚集地區中,內蒙古的核心專利數量較多,可應用價值較高。-61-圖 3-45 水處理企業專利申請趨勢與核心專利占比3.8.3 創新人才儲備定位圖 3-46 展示了各省市創新人才的擁有量,北京、江蘇和浙江位列前三名,發達地區整體的創新活躍度較高。內蒙古在 5 個產業集聚區中排名第三。五個地區均不存在具有絕對優勢的發明人,內蒙古自治區在現代煤化工污水處理
80、領域擁有的創新人次比較少,整體創新活躍度較低。圖 3-46 水處理創新人次和重點發明人創新成果擁有量3.8.4 技術創新實力定位根據分析可以發現,山西采用氧化法處理煤化工廢水的專利申請較多,而陜西采用多級中的熱法處理煤化工廢水的專利申請多,這與山西和陜西煤化工廢水-62-種類不同有關,氧化法更多的是針對廢水中的有機污染物,而熱法能夠蒸發分鹽處理高濃度的含鹽廢水。吸附法是唯一一個五大產煤大省都有所使用的方法。內蒙古自治區的技術主題主要分布在多級中的熱法、多級中的生物處理和吸附法。圖 3-47 水處理各技術分支在現代煤化工集聚地區的專利申請量占比關于五大產煤大省的煤化工廢水處理相關專利的維持時間,
81、內蒙古、寧夏和新疆均沒有專利維持時間 10 年以上的專利。陜西的專利申請維持時間主要集中在 12 年和 78 年。山西的授權專利維持時間大多集中在 45 年,且兩邊時間呈正態分布趨勢,可見,山西的申請呈階段性,且近幾年申請量呈下降的趨勢。-63-第四章區域產業發展路徑導航4.1 區域產業結構優化路徑區域產業發展路徑導航模塊以遠景模式指出區域產業創新發展具體路徑,包括:產業布局結構優化路徑、企業整合及引進培育路徑、人才培育及引進合作路徑、創新提升路徑等。通過對相關產業鏈合理布局,可以實現核心技術的進一步突破,從而提升產品的業內競爭力,本節從涉及強化產業鏈、彌補產業鏈劣勢以及填補產業鏈空白等方面進
82、行歸納總結,從而為相關產業的核心技術突破打下基礎。圖 4-1內蒙古自治區現代煤化工產業鏈分布概況內蒙古自治區現代煤化工產業基礎設施完善,產業鏈整體保持較快增長?;谇笆龇治隹芍?,內蒙古自治區在煤直接液化、煤間接液化、煤制乙烯、煤制丙烯的環節具有領先地位,擁有一定的生產規模和技術儲備,如煤直接液化和煤間-64-接液化已經具有成套工藝技術。另外,目前內蒙古自治區煤制乙二醇的生產規模非常大,但專利擁有量較低,因此其創新潛力較大。綜上,建議內蒙古自治區在煤制油、煤制烯烴和煤制乙二醇的中游產業環節繼續保持區域產業優勢,搶占產業技術高地和話語權,保證現代煤化工產業油、乙二醇、乙烯與丙烯的穩定供應。針對內蒙
83、古自治區現代煤化工產業烯烴和乙二醇生產過程中,以及二氧化碳轉化和水處理過程中自主技術研發水平不高的問題,建議內蒙古自治區鼓勵相關企業加大研發力度,將煤制烯烴重點研發向催化劑上傾斜,將煤制乙二醇重點研發向合成氣氧化偶聯法中的草酸酯合成工藝條件、催化劑、原料氣的預處理以及產物純化等現有工藝上傾斜,將 CO2轉化向加氫制甲醇的相關催化劑的技術上傾斜,將現代煤化工廢水處理向污水處理多種工藝的組合、藥劑的制備、裝置的升級、工藝參數的優化等方向傾斜,不斷提升內蒙古自治區在上述生產技術中的自主創新能力,加強專利布局,同時可以考慮與國內外行業巨頭開展技術合作,補齊技術短板,突破“卡脖子”技術壁壘,充分解決上述
84、產品自主研發水平較低的問題。在煤制烯烴領域針對部分企業出現的合成氣直接制烯烴的技術不足的問題,建議內蒙古自治區以建議內蒙古自治區以內蒙古科技大學的合成氣直接制烯烴催化劑技術為基礎,考慮參考中石化以及中科院的合成氣直接制烯烴工藝,彌補合成氣直接制烯烴生產領域的技術空白,形成多種工藝路線制烯烴的發展格局,保證烯烴供應的穩定;在水處理領域針對部分企業出現的污水處理配套設備不完善、技術落后等問題,建議內蒙古自治區以中煤鄂爾多斯能源化工有限公司以及其他污水處理公司為生產主體,考慮引進高級氧化、生物法以及膜法等聯用工藝,形成多種工藝路線處理煤化工廢水處理的發展格局,保證煤化工企業出水水質的穩定;在 CCU
85、S 領域,針對封存技術上的短板,建議內蒙古自治區可以內蒙古科技大學目前的封存技術為基礎,考慮引進國外的地質封存的相關技術,或者應用中國礦業大學目前擁有的封存的專利技術,補齊 CCUS 產業鏈。針對內蒙古自治區現代煤化工產業高端化學品競爭力不強的問題,建議內蒙古自治區圍繞新一代電子信息、高端裝備制造、現代輕工紡織等先進制造業和戰略性新興產業的應用,結合高端聚烯烴產品特點,延伸煤制烯烴中下游產業鏈條,如-烯烴、EVA 等高端聚烯烴產品,促進化工產品精深加工,推動內蒙古自治區-65-現代煤化工產業高質量發展。4.2 煤制油產業發展路徑導航4.2.1 創新主體培育與引進路徑綜合考慮內蒙古自治區內煤制油
86、技術領域授權維持有效的專利量,企業資質,涉及的技術領域等多方面因素,建議對以下內蒙古自治區內部創新主體進行培育。內蒙古易高煤化科技有限公司:成立于 2005 年,截至目前共有 36 件專利,34 件已授權。專利涉及乙二醇制備過程以及碳酸二甲酯制備過程中所使用的各種煤化工設備。神華鄂爾多斯煤制油項目也可以考慮與該公司合作,引入水煤漿添加劑,也可以引入一些冷卻或分離設備。內蒙古伊泰煤基新材料研究院有限公司:側重于費托合成反應器和裝置的研發,內蒙古安融新材料有限公司、內蒙古垣吉化工有限公司(高新技術企業)涉及產物費托蠟的加工、精制等設備的研發;可通過整合三家企業,實現煤間接液化制備費托蠟的完整產業鏈
87、。表 4-1 煤制油創新主體培育技術領域技術領域名稱名稱區域區域企業類型企業類型創新方向創新方向煤直接液化內蒙古易高煤化科技有限公司鄂爾多斯高新技術企業水煤漿添加劑煤間接液化內蒙古安融新材料有限公司巴彥淖爾小微企業費托蠟的加工及生產,可以作為間接液化產品下游,完善產業鏈內蒙古垣吉化工有限公司鄂爾多斯高新技術企業費托蠟的精制生產,可以作為間接液化產品下游,完善產業鏈內蒙古伊泰煤基新材料研究院有限公司鄂爾多斯創新型中小企業費托合成反應器和裝置如前所述,內蒙古自治區目前優勢技術集中在間接液化,為了進一步增強直接液化的競爭實力,可考慮對內蒙古自治區外部的創新主體進行引進或合作。下表給出部分創新主體及其
88、研究方向。表 4-2 煤制油創新主體引進技術技術領域領域名稱名稱地區地區有效專利有效專利擁有量擁有量創新方向創新方向煤直接液化新奧科技發展有限公司河北90水焦漿制備工藝陜西延長石油(集團)有限責任公司陜西38煤直接液化催化劑、設備、煤油共混-66-北京三聚環保新材料股份有限公司北京35煤與生物質一鍋法液化、產物油精制洛陽瑞華新能源技術發展有限公司河南38煤直接液化工藝、反應器北京中科誠毅科技發展有限公司北京22漿態床反應器、工藝中國有色(沈陽)泵業有限公司沈陽120煤直接液化設備的高壓、低壓煤漿泵廣東江威傳感科技有限公司廣東11煤漿加熱裝置煤間接液化武漢凱迪工程技術研究總院湖北38高效費托合成
89、催化劑上海兗礦能源科技有限公司上海51高效費托合成催化劑 新奧科技發展有限公司(新奧能源研究院)成立于 2006 年,隸屬新奧集團,專注于清潔能源技術創新。已在煤基低碳能源等技術領域取得重大突破,達到國際領先水平。新奧科技主要致力于煤氣化裝備的研發,同時也涉及一部分水焦漿制備方法。陜西延長石油(集團)有限責任公司集石油、天然氣、煤炭等多種資源高效開發、綜合利用、深度轉化為一體的大型能源化工企業,目前已形成煤制油 110 萬噸/年。其中李大鵬團隊致力于煤直接液化催化劑的開發,可以進行煤制油技術的合作研發。北京三聚環保新材料股份有限公司成立于 1997 年,國家級高新技術企業。專利技術 CN108
90、179019B 具體提供了一種煤與生物質的多級液化工藝,得到了固含量高且能夠用泵平穩輸送的生物質水煤漿,生物質與煤的轉化率可達 9799,生物油的收率可達 70%80%,且殘渣量不足 3??梢钥紤]引進該技術,填補內蒙古沒有生物質與煤共混制油領域的空白。洛陽瑞華新能源技術發展有限公司、北京中科誠毅科技發展有限公司兩家公司均有部分專利涉及煤直接液化反應設備,如 CN109722266B(用強制循環熱壁反應器與鼓泡床冷壁反應器的煤液化系統)、CN104877707B(一種多重優化的漿態床加氫系列方法及其設計方法與用途);可以考慮引進上兩家的-67-反應器設備,以提高煤直接液化效率。廣東江威傳感科技有
91、限公司成立于 2016 年,2022 年被評為高新技術企業,涉及煤漿加熱裝備(CN217578781U)。中國有色(沈陽)泵業有限公司成立于 2009 年,是中國有色礦業集團下屬中國有色金屬建設股份有限公司的全資子公司,是國內首臺套隔膜泵設計制造者,也是中國唯一大型隔膜泵專業研發制造企業。中色泵業研發了具有自主知識產權的“雙缸雙作用、三缸單作用、四缸單作用”三大系列隔膜泵,擁有 14 項核心技術并獲得 180 項專利,是固液兩相介質長距離管道輸送和壓力噴射喂料的關鍵設備,廣泛應用于氧化鋁、煤化工、水煤漿、礦山尾礦、污泥等漿體長距離管道輸送及強腐蝕、高粘度的固液兩相介質輸送領域。武漢凱迪工程技術
92、研究總院有限公司、上海兗礦能源科技研發有限公司兩家公司都有成熟的費托合成催化劑專利,可以考慮引進合作。4.2.2 人才培育與引進路徑 本地人才培養內蒙古大學郝海剛副教授:主持鄂爾多斯市科技重大專項,高效復配型水煤漿分散劑中試放大生產及工業應用示范研究,復配型水煤漿添加劑批量生產工藝研究,高效水煤漿分散劑開發及中試生產示范研究,水煤漿分散劑對內蒙古低階煤成漿性能調控機制研究。鄂爾多斯應用技術學院朱曉梅副教授:申請專利 CN116200210A(一種煤直接催化液化生產系統)。內蒙古大學蘇海泉教授:研究領域為小分子催化轉化。內蒙古工業大學劉全生教授:主要從事催化劑工程、化學反應工程、粉體材料合成等研
93、究工作。-68-表 4-3 煤制油本地人才培養技術領域技術領域核心成員核心成員單位單位有效專利量有效專利量人員資質人員資質含氨廢水制高性能水煤漿郝海剛內蒙古大學1副教授煤直接液化生產系統朱曉梅鄂爾多斯應用技術學院1副教授費托合成催化劑制備蘇海全;張曉紅;曾尚紅內蒙古大學0(未繳年費失效)教授加氫催化劑劉全生內蒙古工業大學3教授 外部的人才引進可考慮引進煤直接液化技術涉及工藝及催化劑方面改進的專利以及煤間接液化技術中關于催化劑和反應裝置的專利,與內蒙古現有技術形成互補,為開發新的創新成果開拓新思路。太原理工大學馮杰課題組:主要從事生物質轉化、煤轉化基礎理論及其氣化反應器設計/工藝的改進方面的研究
94、。主要內容包括 1)生物質/煤氣化技術;2)液體產物分離基礎及催化轉化工藝設計;3)費托合成產物調控及工藝開發;4)反應器設計與放大模擬。中國礦業大學孟獻梁教授:主要從事以下方向研究:煤炭自燃防治理論及防自燃滅火材料制備;煤與生物質共轉化技術及催化材料制備;水煤漿及水煤漿添加劑制備技術;新型配煤煉焦技術研究;固廢治理及高效吸附劑制備等方向。新疆大學馬鳳云教授:煤炭清潔轉化與化工過程自治區&新疆高校重點實驗室主任,研究方向為煤液化、煤熱解與合成氣催化轉化。北京化工大學陳建峰教授:博士生導師,教育部“長江學者獎勵計劃”特聘教授(2002),國家杰出青年基金獲得者(2003),國家自然科學基金委創新
95、群體學術帶頭人,國家科技部創新團隊學術帶頭人。中國科學院上海高等研究院孫予罕:主要研究領域涉及多相催化。獲中科院-69-杰出成就團隊獎 1 項、山西省自然科學二等獎 1 項、山西省科技進步二等獎 2項等,并獲全國先進工作者稱號。中國科學院大連化學物理研究所包信和:主要從事能源高效轉化相關的表面科學和催化化學基礎研究,以及新型催化劑研制和開發工作。以上三個團隊在費托合成領域均取得了不錯的進展,可根據技術需求引進。表 4-4 煤制油創新人才引進技術領域技術領域核心成員核心成員單位單位有效專利量有效專利量人員資質人員資質煤直接液化催化劑、液化工藝馮杰太原理工大學14教授煤直接液化原料預處理孟獻梁中國
96、礦業大學5教授煤直接液化催化劑、工藝馬鳳云新疆大學8教授費托催化劑、反應器陳建峰、張燚北京化工大學17院士、教授漿態床反應器孫予罕中國科學院上海高等研究院25研究員費托催化劑包信和中國科學院大連化學物理研究所3教授4.2.3 創新能力提升路徑煤炭科學技術研究院有限公司煤化工分院。該分院主要業務涵蓋煤化學和煤化工的基礎研究,現代煤質技術研究與煤炭資源評價,煤炭氣化、液化和焦化技術開發,煤基精細化學品開發,煤基炭材料與干法煙氣凈化技術開發,煤化工廢水處理、煤層氣濃縮利用技術開發與工程服務,煤及煤制品檢測與評價(CMA資質),煤質高端儀器開發與推廣應用以及能源環境與碳排放研究等。特別是煤氣化團隊一直
97、致力于固定床氣化技術的開發,先后開發出無焦油氣化技術、10MPa 分段出氣氣化技術、熔渣氣化技術。隨著國家對清潔能源、環境保護等要求變化,煤氣化團隊利用自身專業優勢,正在進行煤、生物質、有機固廢等多元介質的固定床氣化技術開發,助力實現“雙碳”目標,其相關技術可用于增強創新能力提升。-70-表 4-5 煤制油創新能力提升路徑技術領域技術領域授權號授權號申請人申請人主要內容主要內容催化劑CN102895973B煤炭科學技術研究院有限公司一種復合型煤直接液化催化劑及其制備方法CN101927167B煤炭科學技術研究院有限公司一種復合型煤焦油加氫催化劑及其制備方法CN103638987B煤炭科學技術研
98、究院有限公司煤液化油加氫催化劑載體、催化劑及其制備方法與應用反應工藝或反應設備改進CN103074097B煤炭科學技術研究院有限公司一種煤直接液化方法及系統CN102002382B煤炭科學研究總院用于煤直接液化的微型高壓反應釜實驗裝置及其實驗方法CN101987962B煤炭科學技術研究院有限公司一種高含氧煤的直接加氫液化方法4.2.4 關注失效專利,防止重復研發為避免重復研發,浪費資源,下表列出了部分重點申請人在 3-5 年內失效的煤制油相關專利,可以看出煤直接液化的失效專利更集中于反應器;煤間接液化的失效專利主要在催化劑方面。表 4-6 煤制油相關失效專利(部分)技術分支技術分支授權號授權號
99、/公開號公開號申請人申請人主要內容主要內容煤直接液化CN1171667C中國石油天然氣股份有限公司;清華大學用于各類氣液兩相和氣液固三相化 學反應多級環流反應器CN1243813C煤炭科學研究總院北京煤化學研究所將逆流反應器、環流反應器和煤液化油(含循環溶劑)在線加氫反應器串聯的煤直接液化工藝CN1274415C煤炭科學研究總院北京煤化工研究分院一種高分散鐵基煤直接液化催化劑的制備方法CN100420731C華東理工大學一種煤加氫反應裝置及其工業應用CN202054796U神華集團煤直接液化高溫油渣安全排放裝置和系統-71-CN202277827U中石化適用于使用高分散催化劑的重油沸騰床加氫裂
100、化過程的高壓釜反應器煤間接液化CN109843427AIFP 新能源公司使用烴化合物產生的含有包含含鈷和/或鎳的混合氧化物相的載體的鈷催化劑CN100363463C??松梨诨瘜W專利公司帶有中央催化劑回路的多級提升管反應器CN103260751B國際殼牌研究有限公司用于再生含鈷的費-托催化劑的方法CN100371421C法國石油公司;恩尼有限公司將費托法的原料加氫異構化和加氫裂化來制備中間餾出物的方法CN110523350A國家能源投資集團有限責任公司;北京低碳清潔能源研究所;中國神華煤制油化工有限公司上海研究院漿態床反應器和費托合成的方法CN1199730C中國科學院山西煤炭化學研究所費托合
101、成鐵/錳催化劑及其制備方法CN211800721U中國石油大學(華東)一種漿態床反應器內環流換熱組件4.3 煤制烯烴產業發展路徑導航4.3.1 創新主體培育與引進路徑內蒙古自治區內的創新主體主要集中在煤制乙烯和煤制丙烯的相關生產裝置和生產控制相關的研究,其中代表性的創新主體有中天合創能源有限責任公司,大唐內蒙古多倫煤化工有限責任公司等。內蒙古伊泰煤基新材料研究院有限公司以煤基費托合成餾分油作為原料,通過一系列高效分離提純處理,生產出無色、油狀的-烯烴。表 4-7 煤制烯烴創新主體培育研究方向研究方向名稱名稱理由理由煤制乙烯大唐內蒙古多倫煤化工有限責任公司久泰專利涉及甲醇制烯烴裝置的原料預處理系
102、統,大唐內蒙古多倫煤化工有限責任公司則涉及甲醇制丙烯反應工藝熱量的利用。二者分別屬于煤制烯烴的上下游技術,可加強相關合作或持續進行培育久泰能源(準格爾)有限公司-72-煤制丙烯中天合創能源有限責任公司該創新主體主要集中于煤制烯烴的自動化控制領域,同時契合了當前化工設備大型化和智能化趨勢而言,可加強培育煤制烯烴內蒙古伊泰煤基新材料研究院有限公司以煤基費托合成餾分油作為原料,通過一系列高效分離提純處理,生產出無色、油狀的-烯烴,可加強培育從全球市場來看,煤制烯烴產業鏈的高附加值產品更多聚焦于下游的高端聚烯烴,如第二章研究結果可以看出,目前龍頭企業的熱點研發方向也是高端聚烯烴。延長煤制烯烴產業鏈,將
103、煤基產業鏈向高價值化學品方向發展也是內蒙古自治區現代煤化工政策中重點強調內容。因此,內蒙古自治區的創新主體的引進和合作也應當更多聚焦于此,由此提升內蒙古自治區內整個煤制烯烴產業鏈的競爭力。??松梨谠谝蚁┍┧狨?、EVA 等高端聚烯烴產品領域均處于全球領先地位,??松梨谠?EVA 領域涉及 EVA 的重點創新主體還包括陶氏杜邦和三井公司。內蒙古自治區企業相關企業對于 EVA 的研發也具有很高的重視程度。建議可以考慮與相關創新主體進行合作,或進行技術引進。表 4-8 煤制烯烴創新主體引進研究方向研究方向名稱名稱來源省市來源省市方式方式乙烯丙烯酸酯??松梨诿绹夹g引進/合作eva陶氏杜邦美國技
104、術引進/合作三井公司日本??松梨诿绹?.3.2 人才培育與引進路徑 本地人才培育張慶海:久泰能源(準格爾)有限公司總經理、久泰能源(準格爾)有限公司年產 60 萬噸烯烴項目投料總指揮,其負責的年產 60 萬噸烯烴項目,是久泰年產 100 萬噸煤制甲醇項目的下游延鏈項目。所涉及的技術包括甲醇制烯烴裝置的原料預處理系統,MTO 裝置能夠去除重油烴的氧化物汽提單元,MTO 開工加熱爐綜合利用系統以及可回收處理開車不合格乙烯的MTO 裝置等煤制乙烯工藝生產中的裝置研發。-73-聞偉華:中天合創化工分公司安全環保部(地企協調部)部長,其研究領域包括 MTO 生產工藝的安全裝置控制。周晨亮:內蒙古科技大
105、學化學與化工學院教授,專利技術涉及其合成氣一步法制低碳烯烴催化劑。表 4-9 煤制烯烴本地人才培養技術領域技術領域核心成員核心成員單位單位有效專利擁有量有效專利擁有量人員種類人員種類煤制乙烯,丙烯張慶海久泰集團6/聞偉華中天合創1/合成氣制烯烴周晨亮內蒙古科技大學0教授 外部人才引進劉夢溪,教授,博士生導師,加拿大溫哥華英屬哥倫比亞大學訪問學者,中國顆粒學會青年理事,北京能源與環境學會京津冀專家委員會委員,中國石油大學(北京)化工學院化學工程系主任,化工原理團隊負責人。主要研究方向為流態化、多相流反應器的流動、傳遞與工程放大。表 4-10 煤制烯烴外地人才培養研究方向研究方向核心成員核心成員單
106、位單位人員種類人員種類煤制乙烯、丙烯劉夢溪中國石油大學教授4.3.3 創新能力提升路徑 先進產業環節技術突破路徑內蒙古伊泰集團聯合中海油天津化工研究設計院有限公司、中國昆侖工程有限公司自主開發和設計,以煤基費托合成油為原料,經高效分離,得到高純度的單碳-烯烴產品,工藝技術路線國際首創。內蒙古伊泰煤基新材料研究院針對費托合成-烯烴的技術申請了相關專利,同時,伊泰集團也將此技術進行產業化,于 2023 年 7 月 23 日,內蒙古伊泰集團千噸級費托合成-烯烴分離提純示范裝置在鄂爾多斯伊泰化工有限公司開車成功。建議內蒙古自治區在現有制備-烯烴生產技術基礎之上,可以考慮發展下游-74-產業,例如使用-
107、烯烴來制備高端塑料、聚乙烯彈性體(POE)、EVA 等下游新材料。陶氏杜邦、北歐化工、中石化、??松梨诤腿镜饶壳霸?烯烴制備聚烯烴或 EVA 方面技術積累豐富,技術更新速度快,技術效果良好的單位,以期為內蒙古自治區發展-烯烴下游產業鏈提供相關指引。4-11 煤制烯烴技術創新能力提升技術分支技術分支名稱名稱有效專利有效專利制備聚乙烯陶氏杜邦71中石化91北歐化工49??松梨?2EVA陶氏杜邦93三井公司41??松梨?0 薄弱產業環節技術加強路徑內蒙古自治區對MTO、MTP技術中的所涉及的裝置或系統申請的專利較多,而針對催化劑的研究比較少,我國煤制烯烴領域的技術比較純熟,起到關鍵作用的
108、是所用的催化劑,國內知名高校清華大學、北京化工大學、大連理工、大連化物所等,一直針對 ZSM-5、SAPO-34 催化劑的開發進行各種探索,以期獲得烯烴選擇性較高的催化劑。目前,內蒙古自治區已經與清華大學、大連化物所等高校達成了合作,可以充分利用其在催化劑領域的研發成果來彌補自身短板。表 4-12國內煤制烯烴領域催化劑的申請專利公開(公告)號標題申請人CN115594196A一種改性 SAPO-34 分子篩及其制備方法和應用陜西煤業化工技術研究院CN114433221A一種改性的金屬氧化物分子篩復合物及其制法和應用中石化CN113979443A一種納米 SAPO-34 分子篩的制備方法鄭州大學
109、CN114425436A分子篩流化床催化劑的制備方法及制備的催化劑和應用中石化-75-CN114890435A一種利用 MTO 廢催化劑制備的中空結構 SAPO-34 分子篩及其制備方法與應用中國石油大學(華東)CN112675904A含碳催化劑及其在合成氣一步法生產低碳烯烴中的應用中石化CN113955767A一種異質晶種輔助合成納米SAPO-34 分子篩的方法鄭州大學CN111346672A一種摻雜雜原子分子篩催化合成氣高選擇性制低碳烯烴的方法中國科學院大連化學物理研究所CN112206811A一種甲醇轉化制丙烯催化劑及其制備方法和應用中國石油天然氣股份有限公司CN111250150A改性
110、 ZSM-5 分子篩催化劑制備方法及其應用、煤基乙醇制乙烯方法中國科學院大連化學物理研究所CN107774298A多孔金屬/分子篩復合催化劑、其制備方法及在合成氣制備低碳烯烴中的用途中石化CN112705257A一種用于合成氣制低碳烯烴的催化劑及其成型方法和應用中石化CN110072813A使用雙功能氧化鉻/氧化鋅-SAPO-34 催化劑將合成氣轉化為烯烴的方法陶氏環球技術有限責任公司CN112661168A薄片狀 ZSM-5 分子篩及其制備方法及應用國家能源投資集團有限責任公司;北京低碳清潔能源研究院CN111111761A制低碳烯烴的催化劑及其應用中石化CN112824322A小粒徑 SA
111、PO-34 分子篩以及制備方法與應用國家能源投資集團有限責任公司;北京低碳清潔能源研究院CN109701615A多功能催化劑體系及其應用中石化CN111167509A碳四烯烴裂解催化劑及其制備方法和催化裂解的方法中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司北京化工研究院CN110496640A一種對二甲苯合成用催化劑及其制備方法和應用中國科學院大連化學物理研究所CN112624150ASAPO-34 分子篩的合成方法、合成的分子篩及其用途中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司上海石油化工研究院-76-CN111111765A制備低碳烴的催化劑及其用途方法中國石油化工股份有限公
112、司;中國石油化工股份有限公司上海石油化工研究院4.3.4 關注失效專利,防止重復研發表 4-13 煤制油相關失效專利(部分)技術技術分支分支授權號授權號申請人申請人標題標題(中文)(中文)煤制乙烯CN105985214A上海碧科清潔能源技術有限公司一種回收乙烯的方法以及一種分離混合烴類的方法CN104289239A中山大學磷鎢酸鹽在作為甲醇制乙烯反應催化劑中的應用及其制備方法CN105523880A大唐國際化工技術研究院有限公司一種由醋酸酯制乙烯的方法CN103694075A濟南開發區星火科學技術研究院以甲醇為原料制備低碳烯烴的方法CN101367697A上?;萆すこ逃邢薰疽环N MTO/
113、MTP 反應產物中輕烴產品的分離方法CN102078822A陜西師范大學用于甲醇制低碳烯烴的催化劑的制備方法CN101433858A復旦大學一種用于甲醇/二甲醚制丙烯的HZSM-5 分子篩催化劑、制備方法和應用CN102133522A福州大學一種金屬改性膨潤土的制備方法及其在 MTO 中的應用CN101328107A清華大學氯乙烯合成流化床中的氣體分布器與氯乙烯合成方法CN101214974A南開大學;天津凱美思特科技發展有限公司一種制備小晶粒 SAPO34 分子篩的方法CN101018606A??松梨诨瘜W專利公司分子篩催化劑組合物,其制備和在轉化方法中的用途CN101058072A天津興新
114、催化反應技術研究與開發有限責任公司CO 和 H2直接合成乙烯催化劑及其工藝CN1537674A北京化工大學用于合成氣制乙烯、丙烯、丁烯反應的鐵/活性炭催化劑CN1339336A中國科學院大連化學物理研究所一種低溫下二氧化碳氧化乙烷脫氫制乙烯的催化劑CN1346841A中國科學院化學研究所一種聚烯烴共混復合材料及其制備方法CN1359753A環球油品公司金屬磷鋁酸鹽分子篩以及使用它將甲醇轉化為烯烴的方法CN1280117A中國科學院力學研究所用甲烷轉化法高效生產乙烯的方法及裝置煤制CN109456431A青海省礦業集團股份有限公一種聚烯烴清潔閉環生產方法和-77-丙烯司系統CN208949157
115、U賀雪軍一種烯烴分離節能設備CN106140268A中國石油大學(華東)甲醇轉化制丙烯全硅分子篩催化劑及其制備方法CN105289712A西北大學;陜西省能源化工研究院用于甲醇耦合碳四烴轉化制丙烯的催化劑及其應用CN104736501A贏創工業集團股份有限公司由甲醇制備直鏈丁烯的方法CN103221372A巴斯夫歐洲公司由甲醇和乙酸制備丙烯酸的方法CN104086346A浙江大學一種含氧化合物制丙烯工藝的能量回收方法CN103586068A山西大同大學一種高效甲醇轉化制丙烯催化劑的合成方法CN103480411A復旦大學一種含介孔ZSM-5分子篩催化劑及其制備方法與應用CN103894222A
116、新煤化工設計院(上海)有限公司用于甲醇脫水制丙烯的改性沸石催化劑及其制備方法CN103694075A濟南開發區星火科學技術研究院以甲醇為原料制備低碳烯烴的方法CN103270005A陶氏環球技術有限責任公司包括乙烷副產物轉化為丙醇和接著丙醇脫水工藝的合成氣向丙烯的三步轉化CN101880212A王偉躍一種由含氧化合物制備丙烯的工藝CN103694076A浙江大學一種丙烯生產工藝CN103708991A浙江大學一種利用固定床反應器生產丙烯的工藝CN102906053A道達爾研究技術弗呂公司通過異丁醇在酸性催化劑上同時脫水和骨架異構化之后易位生產丙烯CN103333040A浙江大學一種低能耗的丙烯
117、生產工藝CN102924214A浙江大學一種丙烯的生產工藝CN102942435A浙江大學一種使用移動床技術將甲醇轉化為丙烯的反應工藝CN203999437U安徽淮化股份有限公司流化床甲醇制丙烯反應再生系統CN203904242U中國寰球工程公司MTP 工藝中脫除、循環利用 DME的系統CN102276407A浙江大學一種多級移動床反應器溫度控制的方法CN102344328A浙江大學一種使用移動床技術將甲醇轉化為丙烯的半連續方法-78-CN102500411A上海中科高等研究院;山西潞安環保能源開發股份有限公司一種用于合成丙烯的催化劑及其制備與應用CN101462070A亞申科技研發中心(上海
118、)有限公司改性ZSM-5型分子篩催化劑及其制備方法CN101602643A中國海洋石油總公司;中海油新能源投資有限責任公司;中國科學院大連化學物理研究所一種甲醇/二甲醚轉化制取乙烯丙烯聯產對二甲苯的方法CN101607858A中國海洋石油總公司;中海油新能源投資有限責任公司;中國科學院大連化學物理研究所一種甲醇/二甲醚制備芳烴聯產丙烯的方法CN101928598A上海應用技術學院一種重油催化裂化集成含氧化合物轉化生產汽油和丙烯的方法及系統CN101585747A浙江大學一種將含氧化合物轉化為丙烯的方法CN101433858A復旦大學一種用于甲醇/二甲醚制丙烯的HZSM-5 分子篩催化劑、制備方
119、法和應用CN101972666A天津市南天新材料研究中心有限公司用于甲醇/二甲醚制丙烯的分子篩催化劑和制備方法CN101407441A上海應用技術學院由甲醇制備丙烯的方法CN101711992A寧夏大學甲醇或二甲醚選擇性制丙烯的催化劑及其制備方法CN102040448A復旦大學;上海華誼(集團)公司一種核殼結構復合分子篩催化甲醇/二甲醚制丙烯的方法CN101367701A浙江大學一種使用移動床技術將含氧化合物轉化為丙烯的方法CN101214974A南開大學;天津凱美思特科技發展有限公司一種制備小晶粒 SAPO34 分子篩的方法CN101023047A環球油品公司使用移動床技術和醚化步驟將醇類含
120、氧物轉化為丙烯CN101265149A北京化工大學一種以合成氣為原料兩段法制備低碳烯烴的方法CN101018606A??松梨诨瘜W專利公司分子篩催化劑組合物,其制備和在轉化方法中的用途CN101869819A王偉躍一種由含氧化合物制備丙烯的反應器CN101070260A復旦大學一種提高甲醇脫水制烯烴產率的沸石催化和分離方法-79-CN100494129C三菱化學株式會社制備丙烯的方法CN1894177A三菱化學株式會社制備丙烯的方法合成氣/甲烷制烯烴CN104628508B華南理工大學一種以煤和天然氣為原料經合成氣制烯烴的系統及工藝CN204509155U華南理工大學一種以煤和天然氣為原料經合
121、成氣制烯烴的系統CN104628508A華南理工大學一種以煤和天然氣為原料經合成氣制烯烴的系統及工藝CN102659500B北京化工大學一種制乙烯、乙烷的方法及催化反應器CN102553611B中國科學院大連化學物理研究所一種用于合成氣轉化制取甲烷并聯產低碳烯烴反應的催化劑、其制備及應用CN102527401B中國科學院大連化學物理研究所一種用于合成氣轉化制取甲烷并聯產低碳烯烴的催化劑、其制備及應用CN102224221B??松梨诨瘜W專利公司共同進料的甲烷和低氫含量烴物料到乙炔的轉化CN102659500A北京化工大學一種制乙烯、乙烷的方法及催化反應器CN102553611A中國科學院大連化
122、學物理研究所一種用于合成氣轉化制取甲烷并聯產低碳烯烴反應的催化劑、其制備及應用CN102527401A中國科學院大連化學物理研究所一種用于合成氣轉化制取甲烷并聯產低碳烯烴的催化劑、其制備及應用CN102224221A??松梨诨瘜W專利公司共同進料的甲烷和低氫含量烴物料到乙炔的轉化CN101265149B北京化工大學一種以合成氣為原料兩段法制備低碳烯烴的方法CN101265149A北京化工大學一種以合成氣為原料兩段法制備低碳烯烴的方法CN1537674A北京化工大學用于合成氣制乙烯、丙烯、丁烯反應的鐵/活性炭催化劑4.4 煤制乙二醇產業發展路徑導航4.4.1 創新主體培育和引進路徑中國石油化工股
123、份有限公司不論從生產規模還是技術實力上來看,都屬于國內領先水平。其具有完整和成熟的技術鏈和工業生產經驗,在煤制乙二醇技術領域專利價值度較高。其涉及的技術主要是合成氣氧化偶聯法制乙二醇,具體主要-80-包括,草酸酯合成工藝和催化劑、草酸酯催化氫化工藝及催化劑,還有部分專利涉及原料氣的預處理及產物后處理等,涉及了內蒙古自治區目前技術創新的薄弱環節。中國石油化工股份有限公司專利技術基本囊括了合成氣氧化偶聯法制乙二醇完整的工藝過程。同時,中國石油化工股份有限公司在全國范圍內還有技術研究院,能長久保持技術研發活力。如果內蒙古自治區本土企業能得到其支持,一方面能得到技術支持,另一方面能得到其豐富的實踐經驗
124、,避免走彎路。從下表可以看出,億利資源集團內蒙古鄂爾多斯市新杭能源有限公司(億利資源)其專利申請主要類型是實用新型,技術主題主要涉及煤制乙二醇工藝的輔助裝置,沒有涉及煤制乙二醇工藝的核心技術和關鍵手段。表 4-14 煤制乙二醇創新主體培育研究方向研究方向名稱名稱來源省市來源省市方式方式理由理由煤制乙二醇鄂爾多斯市新航能源有限公司鄂爾多斯培育煤制乙二醇工藝輔助裝置目前內蒙古自治區煤制乙二醇主流技術為合成氣氧化偶聯法,為了技術更新和提高生產效率,針對其技術研發重點為合成氣氧化偶聯法的重要企業和研究機構等進行統計分析,如中國科學院山西煤炭化學研究所、中國科學院福建物質結構研究所、天津大學等目前國內技
125、術積累豐富,技術更新速度快,以期為內蒙古自治區煤制乙二醇相關企業提供指引。表 4-15 煤制乙二醇創新主體引進研究方向研究方向名稱名稱來源省市來源省市有效專利量有效專利量方式方式理由理由合成氣氧化偶聯工藝催化劑中國科學院山西煤炭化學研究所山西18技術引進技術成熟度高,性能良好中國科學院福建物質結構研究所福建39天津大學天津364.4.2 人才培養與引進 本地人才培養丁健,內蒙古科技大學,副教授,從事化工技術基礎研究工作時間近 11 年,-81-在 C1 化學如 F-T 合成和 CO2化學轉化、合成氣經酯加氫制乙醇和乙二醇等化學品的研究工作中取得一些突出成果。另外,大力開展 Cu 基催化劑的研制
126、和應用。主持內蒙古科技大學創新基金、內蒙古自然科學基金和國家自然科學基金各一項,作為骨干成員參與了國家自然科學基金、中石油科技項目、索普集團科技項目、內蒙古自然科學基金等多項研究工作。參與中石油科技項目,PRIKY14006,“合成氣經草酸酯制乙二醇催化劑的制備和評價研究”。主要專利技術有草酸酯加氫合成乙二醇催化劑及其制備方法與應用(申請號:201710944320.6);草酸二甲 酯 加 氫 合 成 乙 酸 甲 酯 和 乙 醇 的 催 化 劑 及 制 法 和 應 用(申 請 號:CN201611006285.5);草酸二乙酯加氫合成乙氧基乙酸乙酯的催化劑及其制備方法和應用(申請號:20161
127、0237182.3);草酸二甲酯加氫合成乙醇酸甲酯的催化劑及制法和應用(申請號:201410058672.8)。表 4-16 煤制乙二醇本地人才培養研究方向研究方向核心成員核心成員單位單位人員種類人員種類氧化偶聯法氧化偶聯法丁健內蒙古科技大學副教授 外部人才引進姚元根,現任福建物質結構研究所副所長,主要研究方向:重要生物過程中的結構化學問題(金屬簇物對氮等小分子的成鍵和活化機理);無機有機雜化分子樹型催化劑的研究。馬新賓,任天津大學化工學院院長、天津化學化工協同創新中心副主任、綠色合成與轉化教育部重點實驗室主任。國家杰出青年基金獲得者、萬人計劃科技領軍人才、科技部重點領域創新團隊負責人。以一碳
128、化工作為主要科研方向,基于合成氣高效利用的目標,開展合成氣甲烷化、合成氣制低碳烯烴、合成氣羰基合成有機含氧化合物新工藝的研究。重點圍繞羰基合成烷基碳酸酯和草酸酯以及草酸酯下游產品乙二醇、乙醇和碳酸二苯酯等化學品的綠色合成工藝中的重要科學問題,從催化劑設計、系統集成和工程放大等方面系統開展研究工作。國家自然科學基金重大研究計劃:合成氣制乙二醇催化劑結構調控與反應-擴散耦合機制(2015-2017)。-82-表 4-17 煤制乙二醇外地人才引進研究方向研究方向核心成員核心成員單位單位人員種類人員種類氧化偶聯法姚元根中國科學院福建物質結構研究所研究員氧化偶聯法馬新賓天津大學教授4.4.3 創新能力提
129、升路徑目前內蒙古自治區煤制乙二醇主流技術為合成氣氧化偶聯法,為了技術更新和提高生產效率,針對其技術研發重點為合成氣氧化偶聯法的重要技術等進行統計分析,如中國科學院山西煤炭化學研究所、中國科學院福建物質結構研究所等為目前國內外技術較成熟。中國科學院大連化學物理研究所等開發了乙醇酸甲酯生產乙二醇的工藝和配用催化劑等技術,其技術效果良好。國外技術如高化學株式會社、宇部興產和殼牌等開發的技術及配用催化劑技術相對成熟,能夠為內蒙古自治區技術改造、升級等提供技術支撐。表 4-18 煤制乙二醇創新能力提升技術技術授權號授權號申請人申請人主要內容主要內容合成CN101735014B中國科學院大連化學物理研究所
130、一種多羥基化合物制乙二醇的方法CN111039753B中國科學院山西煤炭化學研究所一種由合成氣生產乙二醇的工藝CN111253214B中國科學院大連化學物理研究所一種乙醇酸甲酯加氫制備乙二醇的方法CN105777494B高化學株式會社乙二醇的制備方法EP2066607B1Shell Internationale ResearchMaatschappij B V制備亞烷基二醇IN298324A1UBE INDUSTRIES LTD用于制備草酸二芳基酯的方法RU2738931C2Shell Int Research乙二醇的制備方法催化劑CN101869838B中國科學院福建物質結構研究所一種草酸二
131、酯加氫合成乙二醇納米催化劑CN102247847B中國科學院福建物質結構研一種草酸酯加氫合成乙二醇-83-究所的銅硅催化劑CN102941094B中國科學院山西煤炭化學研究所一種乙醇酸甲酯加氫合成乙二醇的催化劑及制法和應用CN106563449B中國科學院福建物質結構研究所草酸酯加氫合成乙二醇催化劑及其制備方法和開車方法CN108236955B高化學技術株式會社一種草酸二甲酯加氫合成乙醇用催化劑的制備方法以及由此得到的催化劑和其應用CN109092310B高化學技術株式會社銅基催化劑及其制備方法和使用該催化劑制備醚化級乙二醇的方法US10562012B2Shell Oil Company催化劑
132、的制備方法和使用該催化劑制備二醇的方法US10752567B2Shell Oil Company二元醇生產中催化劑的酸處理調理方法4.4.4 關注失效專利,防止重復研發下表為對失效專利進行統計后得出的重要申請人失效專利技術分布情況。表 4-19 煤制乙二醇失效專利(部分)技術分支技術分支授權號授權號申請人申請人發明名稱發明名稱合成CN105344376B常州大學一種用于合成乙二醇的固體催化劑及其制備方法CN107207390BShell Oil Company制備草酸的方法,制得乙二醇合成前體物質AU2016218996B2Novomer Inc連續羰基化工藝JP6070695B2Ube In
133、dustries亞硝酸鹽的產生,以及草酸二烷基酯和碳酸二烷基酯的生產US20170370011B2Shell Oil Company草酸的制備方法,制得乙二醇合成前體物質-84-DE102019007672B2Linde Gmbh生產單乙二醇的方法和設備US10315973B2Dalian Institute OfChemical PhysicsChinese Academy OfSciences乙二醇單甲醚水解制備乙二醇的方法催化劑CN108479798B北京天正久興科技有限公司一種草酸二甲酯加氫制備乙二醇的催化劑以及其制備方法CN108452810B河南能源化工集團研究總院有限公司一種利用
134、廢舊鈀催化劑合成草酸二甲酯催化劑的方法CN103566949B復旦大學由草酸二甲酯加氫制乙二醇及乙二醇單甲醚的銅基催化劑及其制備方法后處理CN106187687B河南能源化工集團研究院有限公司一種煤制乙二醇工藝副產殘液中二元醇的后處理方法CN103265401B河南朝歌日光新能源股份有限公司一種煤制乙二醇工藝副產殘液的回收方法4.5 煤制芳烴產業發展路徑導航4.5.1 創新主體培育與引進路徑準格爾經濟開發區企業內蒙古久泰新材料科技股份有限公司立足煤、延伸煤、跨越煤,循著這個發展目標,久泰新材料與清華大學聯合開發的萬噸級二氧化碳制芳烴工業試驗項目采用一步法制芳烴工藝技術,生產廣泛應用于高科技領域
135、的聚酰亞胺,推動現代煤化工與可再生能源、綠氫、二氧化碳捕集利用與封存等耦合創新發展。內蒙古元隆永泰能源科技有限公司在常壓、反應溫度最高400的條件下,使粉煤與加入的專用化學制劑發生反應,得到芳烴的同時,對煤進行了提質,且副產少量可燃性氣體。慶華集團擁有世界首套的“一步法”工藝-85-生產芳烴技術裝備,上述企業在煤制芳烴領域持續布局,可以作為重點培育對象,在科技創新、人才引進等方面給予支持。表 4-20 煤制芳烴創新主體培育研究方向研究方向名稱名稱理由理由煤制芳烴內蒙古久泰新材料科技股份有限公司與清華大學聯合開發的萬噸級二氧化碳制芳烴工業試驗項目采用一步法制芳烴工藝技術內蒙古伊泰煤基新材料研究院
136、有限公司千噸級費托合成-烯烴分離提純裝置內蒙古元隆永泰能源科技有限公司常壓、反應溫度最高 400的條件下,使粉煤與加入的專用化學制劑發生反應,得到芳烴慶華集團擁有世界首套的“一步法”工藝生產芳烴技術裝備從國內外煤制芳烴領域重要創新主體分析來看,當前國內開展煤制芳烴創新主體主要為中科院大連化物所、清華大學、中國石油化工股份有限公司上海石化研究院,??松梨诘?,因此建議在已有合作的基礎上,進一步加大相關技術的引進落地。表 4-21 煤制芳烴外部創新主體研究方向研究方向名稱名稱理由理由煤制芳烴中科院大連化物所加快推進煤制芳烴系列技術在蒙開展成果轉化。催化劑,乙苯、苯乙烯制備技術中石油上海石化研究院加
137、快推進煤制芳烴系列技術在蒙開展成果轉化。催化劑、工藝領域布局,涉及苯制異丙苯、二甲苯制對/間苯二甲酸,以及甲苯制苯乙烯中科院山西煤化所對流化床反應器、移動床反應器技術,ZSM-5催化劑技術??松梨谑状伟l現中游煤制甲醇(合成氣)技術,但該時期專利技術主要為高辛烷值汽油制備技術,芳烴產率較低,直至 20 世紀 80 年代,??松梨谑状卧趯@泄_甲醇制芳烴技術,現重點在催化劑領域進行布局-86-4.5.2 人才培育引進路徑 本地人才培養內蒙古伊泰煤基新材料研究院有限公司錢震、武靖為、李俊誠、張晶泉、菅青娥、張曉龍、高源、鄔學霆、陳浩庭團隊,伊泰集團千噸級費托合成-烯烴分離提純裝置科研人員。將煤
138、基費托合成餾分油作為原料,通過一系列高效分離提純處理,生產出無色、油狀的-烯烴。這一技術的突破,使得煤基原料可以生產出高純度的-烯烴產品,工藝技術路線屬國際首創。外部人才引進許磊,現任低碳催化與工程研究部(甲醇制烯烴國家工程實驗室)甲醇及其衍生物轉化研究組組長,長期從事催化基礎和應用研究。主要承擔完成了中國科學院應用研究與發展重大項目“甲醇(二甲醚)制烯烴催化劑改進”“甲醇(二甲醚)制烯烴催化劑基礎研究”、國家重點基礎研究發展規劃項目(973)“天然氣制乙烯”、中國石油天然氣集團公司科學研究與技術開發項目“催化新材料的研究”、中國科學院應用研究與發展重點項目“新型分子篩的合成、表征與應用”、所
139、科研創新基金項目“手性分子篩合成”“新型分子篩的合成及應用”“甲苯甲醇烷基化制對二甲苯聯產低碳烯烴技術”等重大研究課題。同時完成了“甲醇制二甲醚工業化項目”和“甲醇制烯烴(DMTO)工業性試驗項目”分子篩催化劑研究與放大。承擔有中科院知識創新方向性項目、中海油等企業委托的多項研究課題。樊衛斌,現為中國科學院山西煤炭化學研究所研究員、博士生導師。要從事分子篩的合成、機理及催化性能的研究。研究領域包括:新型沸石分子篩的合成、機理及其催化性能的研究;雜原子分子篩和負載型環境友好催化劑的制備、機理及其催化氧化性能的研究;以分子篩為主體制備仿生酶催化劑的研究;甲醇催化轉化的定向調控。董梅,中國科學院山西
140、煤炭化學研究所研究員、博士生導師。長期從事分子篩多孔材料合成、結構及催化應用的實驗和理論研究,主要開展甲醇定向轉化反-87-應、烷烴選擇氧化、低碳烷烴芳構化等課題的研究。吳志偉,現為中國科學院山西煤炭化學研究所副研究員,在 Chem.Commun.,Green Chem.,Appl.Catal.B,Fuel,Chem.Eng.J,RSC Adv 等國內外重要學術期刊上發表研究論文 25 篇,引用次數 124 次,申請或已授權國家發明專利 7 項。研究領域涉及石墨烯上金屬形貌控制及催化應用研究;低濃度甲烷催化燃燒;含氧煤層氣催化燃燒脫氧;甲醇定向轉化研究。表 4-22 煤制芳烴外部人才引進技術領
141、域技術領域人員人員單位單位有效專利擁有量有效專利擁有量人員種類人員種類芳烴產品、催化劑許磊大連化物所35研究員催化劑樊衛斌山西煤化所8副所長,博導董梅山西煤化所10研究員,博導吳志偉山西煤化所3副研究員4.5.3 創新能力提升路徑目前,內蒙古自治區內部擁有的專催化劑相關利創新成果十分有限,結合煤制芳烴技術的研究聚焦于催化劑使用,下表列出了國內部分重要創新主體在煤制芳烴領域已授權且維持有效的專利,主要涉及煤制芳烴過程中催化劑的開發與利用,能夠為內蒙古自治區技術改造、升級等提供技術支撐。表 4-23 煤制芳烴創新能力提升創新主體創新主體授權號授權號申請日申請日名稱名稱廈門大學CN106540740
142、B2016-10-28由合成氣高選擇性制輕質芳烴的催化劑及其制備方法江南大學CN105944751B2016-5-24一種用于合成氣直接制備芳香族化合物的催化劑及其制備與應用中國科學院過程工程研究所CN103964457B2013-1-29一種 SAPO 分子篩及其制備方法和用途廈門大學CN106215972B2016-7-29一種合成氣一步轉化制芳烴的催化劑及其制備方法江南大學CN107349954B2017-7-5一種合成氣直接制備芳香族化合物的多級納米反應器催化劑及其-88-制備與應用浙江大學CN103664482B2013-12-3一種使用移動床技術將含氧化合物轉化為芳烴的反應工藝同濟
143、大學CN102964201B2012-11-26一種苯與甲醇烷基化反應高選擇性合成二甲苯的方法4.5.4 關注失效專利,防止重復研發下表示出了目前煤制芳烴領域中近 10 年內授權后失效的重點申請人或專利價值度較高的相關專利技術,已屬于本領域的現有技術,內蒙古自治區可以基于目前產業發展需求對其進行直接應用,無需再投入研發。表 4-24 煤制芳烴失效專利(部分)技術技術分支分支授權號授權號申請人申請人主要內容主要內容芳烴CN104117380B中國科學院大連化學物理研究所;英國石油有限公司合成氣轉化生產烴類化合物的工藝及所用催化劑JP5305486B2Exxonmobil Chemical Pat
144、entsInc用于將甲烷轉化為高級烴的方法GB2570416B中國科學院大連化學物理研究所一種制備芳烴的方法JP5745635B2Exxonmobil Chemical PatentsInc一種方法用于生產精制xylenesulfonic 的異構體。CN105531250B環球油品公司用于制備所需二甲苯異構體的系統和方法CN102348664B??松梨诨瘜W專利公司將包含甲烷的氣態烴原料流轉化為芳烴的工藝CN102625823B??松梨诨瘜W專利公司通過苯烷基化以高苯轉化率制造具有降低的苯含量的高辛烷值汽油的方法EP876313B1??松梨诨瘜W專利公司使用含過渡金屬的小孔分子篩催化劑在含氧化
145、合物轉化4.6 煤制氣產業發展路徑導航4.6.1 創新主體培育與引進路徑內蒙古大唐國際克什克騰煤制天然氣有限責任公司是第一個由國家發改委核準的大型煤制天然氣示范項目。項目利用內蒙古自治區豐富的褐煤資源,采用先進、成熟的工藝技術生產煤制天然氣,實現煤炭資源的清潔轉化。內蒙古大唐國際克什克騰煤制天然氣有限責任公司開發了煤制天然氣聯產甲醇和乙二醇的加工工藝,包括:原料煤氣化制取粗合成氣的步驟,粗合成氣除氧并脫有機硫的-89-步驟,脫硫合成氣低溫凈化的步驟,凈化合成氣低溫深冷分離的步驟,PSA 氫氣提純的步驟和乙二醇合成的步驟以及甲醇合成的步驟。此外該公司使用了國內自主研發的 DTC 合成氣甲烷化催化
146、劑實現了高負荷長周期穩定運行,實現了國內合成氣甲烷化催化劑的首次工業化應用。內蒙古華星新能源有限公司40億立方米/年煤制天然氣項目位于內蒙古自治區鄂爾多斯市鄂托克前旗上海廟能源化工基地,總投資 200 多億元,將以鄂爾多斯市納林河礦區煤炭資源為原料(原料煤及燃料煤共約 1142 萬噸/年),主要產品為 40 億立方米/年合成天然氣,副產品主要包括焦油、中油、石腦油、硫磺等。工程分兩期建設,一、二期生產能力均為 20 億立方米/年。項目主體工程主要包括碎煤加壓氣化、凈化、甲烷化、酚氨回收、硫回收、空分、備煤等裝置。公輔工程主要包括燃煤鍋爐、汽輪發電機組、罐區、煤倉、脫鹽水站、循環水系統、火炬系統
147、等。環保工程主要包括污水處理系統、回用水系統、蒸發結晶裝置、廢氣處理裝置、油氣回收裝置等。表 4-25 煤制氣本地企業培育研究方向研究方向名稱名稱區域區域方式方式催化劑,合成內蒙古大唐國際克什克騰煤制天然氣有限責任公司赤峰市培育合成內蒙古華星新能源有限公司鄂爾多斯培育4.6.2 人才培育引進路徑王紅,內蒙古工業大學教授,博士生導師,畢業于天津大學,獲工學博士學位。內蒙古“新世紀 321 人才工程”入選者,中國稀土催化專業委員會副主任委員。主要從事稀土催化化學、能源催化、稀土復合材料合成及其應用、有機固廢資源化利用等方面的研究。先后主持國家及自治區各類科研項目 10 余項,如內蒙古呼和浩特市科學
148、技術局重大專項項目“利用沼氣制取車用天然氣技術研究”主持人。已在 Applied Catalysis B:Environmental,Chemical Engineering Journal,International Journal of Hydrogen Energy,Catalysis Today,Applied Surface Science等期刊發表論文 50 余篇。相關專利有:鋁基 MOFs 衍生 Ni 基催化劑及制備方法和在 CO 甲烷化反應中的用途(CN113134356B 授權)、一種用于一氧化碳及二氧化碳甲烷化的鎳基催化劑及其制備方法(CN115888724A 在審)、一種
149、摻雜稀-90-土元素釔的甲烷化催化劑的制備方法(CN107519858A 失效)、一種摻雜稀土元素釔的甲烷化催化劑的制備方法(CN107519858A 失效)。表 4-26 煤制氣本地人才培養研究方向研究方向核心成員核心成員單位單位有效專利擁有量有效專利擁有量資質資質催化劑王紅內蒙古工業大學1 項有效,1 項在審,2 項失效教授4.6.3 創新能力提升路徑國家“十四五”規劃綱要提出,穩妥推進內蒙古鄂爾多斯煤制油氣戰略基地建設,建立產能和技術儲備。在合成氣甲烷化工藝體系中,新型高效甲烷化催化劑的開發仍是煤制天然氣領域的難點和熱點,國內實現該領域工業化的應用少之又少。目前,內蒙古自治區內部擁有的創
150、新成果十分有限,國內相關授權有效的專利技術如下表所示,可用于提升技術創新能力。表 4-27 煤制氣創新能力提升路徑序號序號授權號授權號申請人申請人主要內容主要內容1CN101618336B大連理工大學高轉化率,長壽命2CN114249300B大連理工大學合成溫度優化3CN104971728B大同煤礦集團有限責任公司;太原理工大學抗積炭,高轉化率4CN104084211B山西潞安礦業(集團)有限責任公司;耐高溫5CN102744072B太原理工大學活性高,抗積炭6CN103566938B太原理工大學抗燒結和抗積炭7CN104549291B天津大學催化活性和穩定性8CN101716513B中國科學
151、院大連化學物理研究所原料低廉9CN104138758B中國科學院大連化學物理研究所高選擇性10CN101733104B中國科學院山西煤炭化學研究所高效穩定11CN101733115B中國科學院山西煤炭化學研究所耐硫性,高選擇性12CN105771965B中國科學院山西煤炭化學研究所耐硫性,高選擇性-91-13CN106268837B中國科學院山西煤炭化學研究所高穩定性目前制約煤制氣催化劑國產化的主要原因有轉化率,壽命及溫度性,耐硫性以及成本等方面,這也是目前國內創新主體的研發重點。目前,同是現代煤化工產業集聚地區的山西擁有的高校創新主體,例如中國科學院山西煤炭化學研究所催化劑研發等領域的研發方
152、向硫性,高選擇性,高選擇性等多個方面,還進一步開發了低碳醇合成工藝和甲烷化工藝有機地耦合在一起,提高了碳利用率,實現了低碳醇和天然氣工藝的聯產互補的優點。內蒙古自治區應當抓住窗口期,可以通過引進技術實現封存產業環節的技術加強。以在催化劑國產化領域實現趕超。4.6.4 關注失效專利,防止重復研發下表示出了目前煤制氣領域中近 510 年(對于國外失效專利選擇近 10 年)內授權后失效的重點申請人或專利價值度較高的相關專利技術,已屬于本領域的現有技術,內蒙古自治區可以基于目前產業發展需求對其進行直接應用,無需再投入研發。表 4-28 煤制氣失效專利(部分)技術技術授權公告號授權公告號申請人申請人名稱
153、名稱催化劑CN109806874B福州大學一種二氧化碳甲烷化鎳基多金屬催化劑的制備方法及應用CN109701547B華中科技大學一種高甲烷催化活性的錳鈰催化劑制備方法及產品CN109647495B天津大學一種鎳基甲烷干重整催化劑的制備方法CN104117380B中國科學院大連化學物理研究所合成氣轉化生產烴類化合物的工藝及所用催化劑CN109622052B中國石油大學(華東)一種用于費托合成反應的催化劑及其制備方法CN103582525B莊信萬豐股份有限公司水-煤氣變換催化劑RU2662221C2Basf Se六鋁酸鹽的含鎳催化劑在二氧化碳存在下對烴類進行重整US20160214093B2Bat
154、telle MemorialInstitute費托合成催化劑結構和方法RU2660648C1Rossijskij universitetdruzhby narodov(RUDN)(RU)用于獲得合成氣的碳納米結構的催化劑酸甲烷的轉化及其獲得方法-92-US9669393B2Saudi BasicIndustriesCorporation合成氣選擇性合成低碳烴催化劑US9770706B2Saudi BasicIndustriesCorporation用于從甲烷生產合成氣催化劑組合物、方法及其 CO2重整方法DE102018118579B2TechnischeUniversittMnchen摻雜的
155、鎳甲烷化催化劑合成CN206721065U神霧科技集團股份有限公司制備甲烷的系統CN106146236B內蒙古豐匯化工有限公司由甲醇兩步法制備烴類產品的方法CN206553480U山西高碳能源低碳化利用研究設計院有限公司焦爐煤氣多段一體式等溫甲烷化反應器CN111471857B中南大學一種錳結核回收并聯產甲烷干重整催化劑的方法JP6353818B2Kobe Steel Ltd蒸汽重整與甲烷化的電路系統電路DE102014016401B2LindeAktiengesellschaft使用合成氣中 CO2的方法生產DE102013022021B4Bruno Kolb用于從氣體混合物中分離二氧化碳的
156、甲烷化方法分離之后的可逆選擇性吸附DE102018201561B2Friedrich AlexanderUniversitt ErlangenNrnberg管式反應器和用于操作管式反應器的方法US9677018B2ThyssenkruppIndustrial SolutionsAg硬煤制合成氣工藝4.7 CCUS 產業發展路徑導航4.7.1 創新主體發展路徑創新主體的發展主要考慮對內蒙古自治區內部創新主體的整合與培育,以及對內蒙古自治區外部創新主體的引進與合作。綜合考慮內蒙古自治區內 CCUS 技術領域授權維持有效的專利量,企業資質,涉及的技術領域等多方面因素,建議對高新技術企業內蒙古京能(錫
157、林郭勒)發電有限公司進行培育。京能(錫林郭勒)發電有限公司,成立于 2016 年,北京能源集團成員,主要從事能源節約和能源開發項目,電力、熱力相關燃料等綜-93-合開發利用。京能(錫林郭勒)發電有限公司負責建設運營的京能五間房草原生態產業綜合示范項目在 2020-2021 年度獲得國家優質工程金獎,在建設過程中,項目應用多項國家重點節能低碳技術,項目建設生態示范效應顯著。目前該公司擁有兩項有效專利技術,主要涉及 CO2的轉化和利用,與中國科學院大連化物所合作申請,涉及 CO2與綠氫結合制備甲醇。表 4-29CCUS 本地企業培育研究方向研究方向名稱名稱區域區域方式方式理由理由轉化和利用京能(錫
158、林郭勒)發電有限公司錫林郭勒盟培育高新技術企業對于外部創新主體,目前 CO2轉化和利用領域中的綠色甲醇項目為內蒙古自治區重點發展產業,同時也適應現代煤化工相關政策中綠氫發展的要求。將甲醇經過催化劑反應制得氫氣的過程,屬于甲醇重整制氫,具有儲運便捷的優勢,儲運以及加注甲醇可以利用現有的液體燃料基礎設施,無需新建加氫站,可以有效降低能源轉型所需的基礎設施投入。而采用二氧化碳制得的綠色甲醇屬于液態燃料,再用于制氫即可以實現碳排放閉環。目前內蒙古自治區內部創新主體研發重點主要集中在綠色甲醇制備的相關催化劑以及制備方法上,對于后續重整制氫的研究成果較少,可以考慮引進或合作。中科液態陽光(蘇州)氫能科技發
159、展有限公司,主要涉及業務為甲醇重整制氫、二氧化碳加氫制甲醇、電解水制氫等技術研發,可以彌補內蒙古自治區在重整制氫領域的技術短板。該公司目前擁有相關專利技術 41 件,其中 33 件維持有效,7 件失效,1 件處于實質審查。表 4-30CCUS 外部企業引進研究方向研究方向名稱名稱區域區域方式方式理由理由轉化和利用中科液態陽光(蘇州)氫能科技發展有限公司江蘇合作填補技術薄弱4.7.2 人才培養與引進對于 CCUS 領域內蒙古自治區內部擁有的人才,建議加強培養,減少人才外流。張永鋒:內蒙古工業大學,博士,教授,博士研究生導師。主要從事集成膜分離技術、潔凈煤技術及煤系固體廢棄物高值化利用和城市生活垃
160、圾資源化技術-94-的研究與開發。2012 年經內蒙古自治區發改委批準建設內蒙古自治區煤基固廢高值化利用工程實驗室。2024 年 2 月 4 日,張永鋒團隊研發的“煤基固廢低碳利用與高值材料制備技術”,通過蒙科聚科創平臺順利簽約轉化,轉化金額為 1000萬元。煤基固廢低碳利用與高值材料制備技術針對久泰新材料公司的煤氣化渣特性,采用浮選工藝高效回收其中的碳資源,實現煤氣化渣的高值化利用,預計久泰 100 萬噸乙二醇可產渣量 10 多萬噸,如果全部利用可實現 2 億至 3 億元產值,5 千萬至 6000 萬的經濟效益。張永峰教授團隊目前研究的富氧燃燒以及膜分離技術屬于內蒙古自治區目前 CO2捕集領
161、域中較少涉及的技術分支。張建斌:內蒙古工業大學,博士,教授,博士生導師,內蒙古自治區 CO2捕集與資源化工程技術研究中心主任,內蒙古自治區自然科學獎獲得者,成立了內蒙古煤基二氧化碳捕集與資源化創新人才團隊。團隊與北京大學、中科院過程工程研究所、北京科技大學等單位建立了比較穩定的學術交流與合作關系。張建斌教授主要研究方向為二氧化碳的捕集與資源化,發表多篇關于 CO2捕集的研究成果。表 4-31CCUS 本地人才培養研究方向研究方向核心成員核心成員單位單位有效專利擁有效專利擁有量有量人員種類信息人員種類信息CO2捕集張永峰內蒙古工業大學1 項有效1 項在審教授CO2捕集張建斌內蒙古工業大學1 項有
162、效教授在 2023 年關于推動內蒙古高質量發展奮力書寫中國式現代化新篇章的意見政策中強調,要推動氫能、新型儲能先進技術裝備攻關,支持開展可再生能源制氫等應用示范項目建設。西安交通大學王煥然教授團隊,主要研究領域包括大規模存儲電能的新方法、新原理、新技術及新裝備,包括壓縮空氣儲能、跨臨界 CO2儲能、抽水壓縮氣體儲能等。王煥然教授團隊目前擁有多件將 CO2用于空氣儲能的專利技術,如表 4-32 所示。建議內蒙古自治區可以考慮進行外部人才引進,優化 CCUS 產業鏈。-95-表 4-32CCUS 外部人才引進核心成員核心成員單位單位資質資質公開號公開號主要技術主要技術王煥然西安交通大學教授CN11
163、4483290A一種甲醇重整器耦合內燃機的復合壓縮空氣儲能系統及方法CN114753896A一種基于空氣儲能的電氫碳聯產系統及方法CN115405495A一種壓縮空氣儲能耦合熱泵的冷電氫聯產系統及運行方法CN115898579A一種近等溫壓縮耦合化學能的電氫聯產系統及方法CN115978830A一種集成氨基儲能制冷的跨臨界二氧化碳儲能系統及方法CN117430085A基于跨臨界二氧化碳儲能的冷熱電氫碳聯產系統及方法考慮到 CO2加氫轉化制化學品是內蒙古自治區內 CO2轉化的主要路徑,并且中煤集團目前已經與中科院大連化物所達成合作,大連化物所李燦院士團隊目前已經擁有多項關于液態陽光綠色甲醇相關催
164、化劑的專利技術。中科院大連化物葛慶杰研究員,主要研究內容包括 CO2加氫制潔凈液體燃料和化學品,對于二氧化碳加氫制高端化學品擁有多項專利技術,如下表所示,可以彌補內蒙古自治區對于該項技術研究的短板。表 4-33 二氧化碳加氫制高端化學品專利技術公開號公開號專利技術專利技術當前法律狀態當前法律狀態有效性有效性CN116328779A二氧化碳生產汽油授權有效CN107840778A二氧化碳制芳烴授權有效CN110903843A二氧化碳催化加氫制取異構烷烴授權有效CN114479902A二氧化碳生產汽油授權有效2017 年,大連化物所碳資源小分子與氫能利用創新特區研究組研究員孫劍、葛慶杰和位健等人組
165、成的研究團隊開發了二氧化碳加氫制汽油技術,研究成果發表在自然-通訊上,并被自然雜志選為研究亮點。該技術歷經實驗室小-96-試、百克級單管評價試驗、催化劑噸級放大制備、中試工藝包設計等過程,并于2020 年,在山東鄒城工業園區建設完成了千噸級中試裝置。裝置累計完成各項投資四千余萬元,并陸續實現了投料試車、正式運行以及工業側線數據優化。2021年10月,正式通過了由中國石油和化學工業聯合會組織的連續72小時現場考核。專家認為,該技術可實現二氧化碳和氫的轉化率達到 95%,汽油在所有含碳產物中的選擇性優于 85%,顯著降低了原料氫和二氧化碳的單耗,整體工藝能耗較低,生成的汽油產品環保清潔,經第三方檢
166、測,辛烷值超過 90,餾程和組成均符合國 VI 標準。目前已形成具有自主知識產權的二氧化碳加氫制汽油生產成套技術,為后續萬噸級工業裝置的運行提供了有力支撐。4.7.3 創新能力提升路徑在鄂爾多斯關于支持現代煤化工產業發展的若干措施的政策中提到,要支持企業實施綠氫替代,推進煤化工+綠氫、煤化工+綠電一體化發展。2023 年中國能建中電工程華北院中標了鄂爾多斯 10 萬噸/年的“液態陽光二氧化碳加綠氫制甲醇”的項目。通過光催化、光電催化或電催化直接將 CO2轉化為有機燃料綠色甲醇,或者將 CO2與綠氫結合,是內蒙古自治區目前實現行業綠色轉型發展的關鍵技術,屬于重點產業環節。目前,中煤集團目前與中科
167、院大連化物所就“綠色氫能與液態陽光”項目已經達成了合作,具有多項可利用的專利技術?,F有技術主要集中在綠色甲醇制備的催化劑和方法上,建議內蒙古自治區在現有綠色甲醇生產技術基礎之上,可以考慮進一步加強重整制氫系統的研發與專利布局,或針對該技術與相關企業進行合作或人才引進,加強在該產業上的競爭優勢,進行全方面的專利布局,實現技術趕超。2010 年,內蒙古自治區鄂爾多斯市啟動建設了中國首個地下咸水層二氧化碳封存項目。但由近些年產業發展和專利技術發展來看,相關項目的啟動和技術的研發處于停滯不前的狀態,即使在全國和全球范圍內,對于二氧化碳封存技術的研發也屬于薄弱的產業環節。目前,在同是現代煤化工產業集聚地
168、區的山西和陜西擁有的高校創新主體,西安交通大學、西安科技大學和太原理工大學近幾年擁有多項維持有效的關于封存技術的授權專利。建議內蒙古自治區可以通過引進技術實現封存產業環節的技術加強。此外,鑒于內蒙古自治區目前已經與中國礦業大學開展了合作,而中國礦業大學屬于封存領域的頭部重點申請人,擁有多項-97-封存相關的專利技術,可以加強對該專利技術的落地轉化,實現封存產業環節的技術加強。在 CO2轉化和利用技術領域,全球和國內熱點研究的轉化技術包括熱催化法、生物轉化法和碳酸化法。生物轉化法具有綠色環保、能耗低的特點,具有良好發展前景。碳酸化法在轉化二氧化碳的同時還可以實現工業廢料的資源化利用,提高環境效益
169、,是一種非常有前景的可持續處理廢棄物和二氧化碳的途徑。但目前,內蒙古自治區內對于生物轉化法和碳酸化法利用二氧化碳的創新成果較少,且沒有可以實現產業化的項目。針對該空白產業缺失環節,可以參考下表所示的專利技術。表 4-34CCUS 創新能力提升路徑技術分支技術分支授權號授權號申請人申請人主要內容主要內容CO2的轉化和利用光催化和/或電催化CN111039258B中國科學院大連化學物理研究所;基于太陽燃料甲醇水重整制氫系統實現了全產業鏈的二氧化碳零排放CN105664817B中國神華,華中科技大學光纖式光催化反應器和將CO2轉化成甲醇,甲醇產率高、光利用率高US11498886B2Carbon R
170、ecyclingSolutions Llc將二氧化碳和綠氫直接轉化為液體燃料的催化劑CO2與綠氫結合CN114893264B哈爾濱工業大學(深圳)聯合綠氫與 CO2資源化利用的燃煤富氧燃燒發電系統及方法CN217149333U中國電力工程顧問集團西北電力設計院有限公司基于新能源和液態陽光的煤電機組減碳系統,合成綠色甲醇CO2的生物轉化和碳酸化轉化CN113062712B太原理工大學利用微生物轉化 CO2CN111389401B北京化工大學一種用于高效催化轉化CO2的微生物耦合催化體系,轉化成高附加值產品甲醇、甲酸或乙酸等EP2521790B1Kiverdi Inc利用化能自養微生物固定CO2形
171、成有機化合物CN113200818B中國華能在常溫常壓下進行 CO2捕集,將 CO2轉化成碳酸鎂CN214809762U西安熱工研究院一種利用石膏直接礦化煙氣二氧化碳的系統-98-CN114988913B江蘇集萃功能材料研究所有限公司直接利用含二氧化碳煙氣進行礦化養護制備建筑材料封存CN211287815U西安交通大學一種深海碳封存與發電系統CN113775376B西安科技大學一種富油煤原位熱解及CO2地質封存一體化的方法CN113931605B西安科技大學一種煤炭深部地下氣化后CO2捕捉與封存方法CN114575800B太原理工大學一種煙道氣就地深地超臨界封存方法CN116575900B太原
172、理工大學一種原位煤體分區可控氣化制氫及 CO2封存一體化方法4.7.4 關注失效專利,防止重復研發下表示出了目前 CCUS 領域中近 510 年(對于國外失效專利選擇近 10 年)內授權后失效的重點申請人或專利價值度較高的相關專利技術,已屬于本領域的現有技術,內蒙古自治區可以基于目前產業發展需求對其進行直接應用,無需再投入研發。表 4-35CCUS 失效專利(部分)技術技術分支分支授權號授權號申請人申請人主要內容主要內容捕集CN215610482U華北電力大學一種用于垃圾焚燒與燃煤耦合發電機組的二氧化碳捕集系統CN207813671U華北電力大學一種太陽能碳捕獲與布雷頓循環聯合發電系統CN10
173、8636059B太原理工大學一種二氧化碳捕集及再生的一體化裝置和方法,從煙道氣中回收低品位熱能加熱水和吸附劑,形成水蒸氣促進二氧化碳吸,實現二氧化碳吸附劑的循環利用CN109201007B太原理工大學二氧化碳捕集吸附劑,由有機胺、離子液體與生物質炭復合而成AU2014206161B2Alstom TechnologyLtd用于氨汽提塔能耗減少用于碳捕捉系統AU2012326392B2Alstom TechnologyLtd冷氨基 CO2捕獲系統與洗滌用途的系統和方法AU2012300552B2Alstom TechnologyLtd用于捕獲氨化溶液中的 CO2吸收劑-99-轉化和利用CN211
174、370506U華北電力大學一種利用 CO2熱泵的風能和生物質互補熱電聯產系統US10507426B2The University OfWyoming ResearchCorporation D/B/AWestern ResearchInstitute;用于將二氧化碳污染物生物轉化為有用產品的系統和方法CN106975487B中南民族大學一種特定形貌 Co3O4負載鉑催化劑及其在 CO2加氫合成低碳醇反應中的應用4.8 水處理產業發展路徑導航4.8.1 創新主體發展路徑中煤鄂爾多斯能源化工有限公司涉及煤化工廢水處理的有效專利擁有量 8篇,在國內首次采用“AOP+MVR+UF/NF+雙效強制循環蒸
175、發結晶”組合工藝處理礦井水和煤化工濃鹽水,填補了國內納濾分鹽和熱法分鹽相結合的工藝技術空白,實現了對礦井水、煤氣化工藝廢水和高鹽廢水的綜合利用,每年可節約新鮮水 1000 萬噸,該系統于 2017 年 9 月建成投產。針對這種已經投產的企業應重點打造,努力打造示范項目,鼓勵作為技術創新主體不斷進行突破性創新。內蒙古晶泰環境科技有限責任公司、內蒙古東源環??萍脊煞萦邢薰镜葹橹饕膶@暾堉黧w,擁有一批有效的煤化工廢水處理專利技術,這些企業應該作為重要的培養支持對象,加大與煤化工企業間的合作,為企業解決工業廢水排放量大、污染物種類復雜,處理難等問題,企業污水處理方面的需求反作用于企業技術的不斷發
176、展,實現二者利益的最大化。內蒙古新創環境科技有限公司、內蒙古蒙投環境股份有限公司等小型污水處理企業,在工業廢水處理方面處于起步階段,將其與科研實力強,科研人才聚集的高校、科研院所聯合,企業提供試驗場所,高校與科研院所提供研發技術,將科研院所強大的科研實力與企業具備的產業嗅覺和轉化能夠相結合,能夠更穩準狠地提高研究和轉化效果。表 4-36 內蒙古煤化工廢水處理企業培育與整合研究方向研究方向名稱名稱區域區域整合培育形式整合培育形式理由理由煤化工廢水零排放中煤鄂爾多斯能源化工有限公司鄂爾多斯重點扶持,打造示范項目樹立煤化工企業優秀的污水處理榜樣-100-高鹽廢水的膜法、熱法內蒙古晶泰環境科技有限責任
177、公司鄂爾多斯與煤化工企業合作,力爭將技術產業化企業自身已具備一定的專利技術,產業化的同時不斷升級技術生物法內蒙古東源環??萍脊煞萦邢薰径鯛柖嗨股钗鬯纳疃忍幚韮让晒判聞摥h境科技有限公司呼和浩特與高校聯合,研究新的技術對不同的工業污水進行針對化處理高校提供科研平臺,為企業提供試驗場所,推動內蒙古煤化工廢水處理技術發展內蒙古蒙投環境股份有限公司呼和浩特4.8.2 人才培養與引進胡瑞生,內蒙古大學教授,內蒙古自治區煤炭化學重點實驗室主任,內蒙古自治區稀土材料化學與物理重點實驗室副主任,在煤化工廢水處理領域的主要研究方向為光催化與環境化學,研究制備的含錫雙鈣鈦礦型光催化劑、負載型雙鈣鈦礦光催化劑和
178、溶膠凝膠一步法低溫合成純相 Bi25FeO40/ZnO 光催化劑對于煤化工廢水中的常見污染物苯酚均有良好的去除效果。劉崎峰,內蒙古大學教授、內蒙古自治區煤化工廢水處理與資源化工程技術研究中心主任、內蒙古自治區環保產業協會副秘書長,主要研究方向是水污染防治與資源化、膜分離技術、高級氧化技術,將科研精力集中于高難度工業廢水處理及資源化,是名副其實的水處理專家。胡敬韜是內蒙古自治區生態環境低碳發展中心的高級工程師,主要研究方向是環境化學、排污許可、重金屬污染防治等方向;付志敏,內蒙古大學副教授、內蒙古自治區煤化工廢水處理與資源化工程技術研究中心副主任,研究方向為廢水脫氮工藝、微生物燃料電池技術、工業
179、廢水處理。內蒙古工業大學李桂蘭、李春麗、曹英楠和內蒙古大學的范利茹、李靜泉的研究方向均涉及水污染控制,可見內蒙古本身擁有較強的煤化工廢水處理技術研發實力和專業的研發團隊,建議應始終以本地人才培養為主線,促進產業創新,加強對內蒙古大學、內蒙古工業大學類高職院校的政府財政投入力度,將內蒙古打造成為我國煤化工廢水處理技術人才培養基地。內蒙古也應鼓勵并出臺相關優待政策留住人才,不斷促進地區產業創新發展。-101-表 4-37 內蒙古煤化工廢水處理團隊/人才培養與合作路徑研究方向研究方向核心成員核心成員單位單位人員種類人員種類光催化與環境化學胡瑞生內蒙古大學教授、內蒙古自治區煤炭化學重點實驗室主任環境化
180、學、排污許可、重金屬污染防治胡敬韜內蒙古自治區生態環境低碳發展中心高級工程師水污染防治與資源化、膜分離技術、高級氧化技術劉崎峰內蒙古大學、內蒙古自治區煤化工廢水處理與資源化工程技術研究中心教授、內蒙古自治區煤化工廢水處理與資源化工程技術研究中心主任廢水脫氮工藝、微生物燃料電池技術、工業廢水處理付志敏內蒙古大學、內蒙古自治區煤化工廢水處理與資源化工程技術研究中心副教授、內蒙古自治區煤化工廢水處理與資源化工程技術研究中心副主任水污染控制、膜過程技術強化李桂蘭、李春麗內蒙古工業大學副教授水、土污染控制與修復曹英楠內蒙古工業大學副教授廢水自養生物脫氮、微生物生態、水處理系統碳足跡、全生命周期評價范利茹
181、內蒙古大學講師環境微生物研究方向,主要從事微生物脫硫及應用、煤基固廢資源化利用、有機污染物降解與治理、環境與資源微生物菌種庫建設等方面的研究工作李靜泉內蒙古大學講師內蒙古可根據煤化工廢水處理的現狀以及規劃整體布局對相關人才進行引進,進行產學研充分結合與優勢互補,提高本地區創新活力與廢水處理技術。華東理工大學的汪華林院士團隊擁有 16 篇有效專利擁有量,位于我國發明人排名前十名內,汪院士的研究方向涉及物理分離理論與設計、污染物源頭控制及資源化、環境與能源技術,相關科研成果服務于甲醇制烯烴的國家戰略性高端產業、國家燃油質量升級的重點工程、海洋油氣開發的國家能源安全戰略中的環境保護。此外,相關環保技
182、術和高端裝備還推廣應用到文萊、哈薩克斯坦、蘇丹等共建“一帶一路”國家。哈爾濱工業大學教授韓洪軍,國家環保部評估專家組成員,中國石化聯合會煤化工專委會專家,中國能源環保協會常務理事,中國工業水處理專業委員會副-102-主任,中國化工學會環保專業委員會副主任,IWAAnaerobic Digestion ChinaCommittee Director(國際水協),研究方向為污水生物處理理論與應用、高濃度廢水處理新技術及回用資源化技術、污水處理新技術新工藝及污泥減量技術、煤化工廢水零排放及濃鹽水資源化技術,近 10 年致力于研究煤化工廢水處理零排放技術研究,在煤化工廢水零排放領域發表論文占此領域全球
183、論文總數 43%。孫承林,中國科學院大連化學物理研究所研究院、大連科鐸環境科技有限公司法人,主要研究方向為工業催化劑研究和開發、水污染控制技術與工程;曹宏斌,中國科學院過程工程研究所研究院,主要研究方向為工業污染全過程控制。表 4-38 廢水處理團隊/人才引進與合作路徑研究方向核心成員單位有效專利擁有量人員種類物理分離理論與設計、污染物源頭控制及資源化、環境與能源技術汪華林楊強華東理工大學16院士教授污水生物處理理論與應用、高濃度廢水處理新技術及回用資源化技術、污水處理新技術新工藝及污泥減量技術、煤化工廢水零排放及濃鹽水資源化技術韓洪軍哈爾濱工業大學7教授工業催化劑研究和開發、水污染控制技術與
184、工程孫承林中國科學院大連化學物理研究所、大連科鐸環境科技有限公司43/9研究員、法人工業污染全過程控制曹宏斌中國科學院過程工程研究所6研究員4.8.3 創新能力提升路徑下表列出了內蒙古中煤能源四篇均已授權的專利申請,涉及的技術主題均含有熱法分鹽,可見內蒙古煤化工廢水處理的重點技術在于熱法分鹽,最終實現資源化回收,專利 CN106315991B 對煤化工廢水進行預處理、膜分離、氧化處理后進行濃縮蒸發結晶處理,回收的水、無水硫酸鈉、氯化鈉可以再次工業化利用,實現了廢水的“零排放”。零排放是近年來研究的熱點,許多研究團隊在研究高效、-103-低成本的煤化工廢水零排放工藝,內蒙古可以在現有基礎上,依托
185、其龐大的產業集群和科研平臺,將煤化工廢水零排放作為技術趕超的重點,有利于快速提升煤化工企業的廢水處理水平。表 4-39 廢水處理創新能力提升路徑公開號公開號名稱名稱當前權利人當前權利人當前法律狀態當前法律狀態技術主題技術主題1CN106315991B一種工業廢水分鹽技術及其工業化應用內蒙古中煤遠興能源化工有限公司授權多級工藝聯用熱法膜法2CN206868771U一種用于甲醇制烯烴污水汽提塔離線清洗裝置中煤鄂爾多斯能源化工有限公司授權熱法3CN209554975U一種礦井水用于煤化工的零排放資源化利用系統中煤鄂爾多斯能源化工有限公司授權多級工藝聯用熱法4CN212894308UMTO濃縮水回收系
186、統中煤鄂爾多斯能源化工有限公司授權多級工藝聯用熱法除油此外,依托胡瑞生教授團隊研發的光催化劑也是內蒙古煤化工廢水處理的重點技術,光催化法不需要高溫高壓反應條件,操作相對簡單,不需要復雜的設備和技術,也不會對環境造成二次污染,能夠對水中難以降解的有機物進行高效分解,處理效率高。內蒙古可以充分利用這些成果,實現產業化,推動煤化工廢水處理技術的革新發展。內蒙古煤化工廢水處理技術的薄弱點在于對膜法和氧化法的充分利用。中石化在分離膜的制備以及膜應用等方面做了相關研究,制備超親水油水分離膜應用于油水分離,天津工業大學也制備出一種具有優良過濾性能和吸附性能的復合超濾膜,應用于污水處理,北京天灝柯潤環境科技有
187、限公司等公司均利用膜法對煤化工廢水進行了深度處理。高級氧化法通過電化學或化學反應生成羥基自由基來降解有機物,主要方式有催化氧化法、濕式氧化、Fenton 氧化、超臨界水氧化和臭氧氧化法。西安交通大學采用超臨界水氧化技術處理高濃度高含氮量有機廢液,中國科學院山西煤炭化學研究所利用原位摻硫活性炭活化過硫酸鹽降解有機廢水,山西中科國蘊環??萍加邢薰就ㄟ^催化濕式氧化處理高濃度有機廢水,都取得了良好的去除效果,內蒙古可以充分利用這些研究成果,進一步投入研究成本,研發出更高效的-104-污水處理技術,并做好相應的專利布局。表 4-40 膜法和氧化法的主要專利申請技術分支技術分支授權號授權號申請人申請人摘
188、要摘要預處理中的膜法CN112755802B中國石油化工股份有限公司、中國石油化工股份有限公司北京化工研究院制備超親水油水分離膜應用于油水分離CN104492286B天津工業大學利用紫外輻照技術制備帶有不同親疏水基團的功能化無紡布,作為復合過濾膜的支撐層,制備出一種具有優良過濾性能和吸附性能的復合超濾膜,應用于污水處理深度處理中的膜法CN101962235B中國石油化工股份有限公司、中國石油化工股份有限公司北京化工研究院對 MTO 廢水依次進行沉淀分離、超濾系統、反滲透系統處理CN219637066U北京天灝柯潤環境科技有限公司通過除硬單元、生化反應單元、過濾單元(超濾膜+反滲透膜)處理烯烴制
189、備廢水CN205590370U浙江興興新能源科技有限公司、江蘇久吾高科技股份有限公司設置兩級膜過濾塔處理 MTO/MTP 急冷水和水洗水CN105859019B中國環境科學研究院對有機廢水依次進行預處理、氧化、厭氧氨氧化和反滲透膜處理JP2014028366ANippon Rensui CoLtd采用活性污泥法和膜過濾法對焦爐廢水進行處理氧化法CN114790029B西安交通大學超臨界水氧化技術處理高濃度高含氮量有機廢液CN105668758B中國科學院山西煤炭化學研究所原位摻硫活性炭活化過硫酸鹽降解有機廢水CN204569526U江蘇潤聚新材料科技向電解反應器中加入負載納米二氧化鈦活-105
190、-有限公司、中國化學工程第十四建設有限公司性炭催化劑,紫外線驅動下,生成羥基自由基并作用于污水CN109835975B山西中科國蘊環??萍加邢薰敬呋瘽袷窖趸幚砀邼舛扔袡C廢水內蒙古煤化工廢水處理領域技術空白產業環節主要為利用生物法對煤化工廢水處理。下表提供了該技術方向我國部分主要的相關專利申請,內蒙古企業在技術研發方面可以作為參考。中石油將間歇式活性污泥法結合反硝化脫氮技術處理高氨氮濃度廢水,華夏碧水環??萍加邢薰静捎昧蜃责B反硝化與厭氧氨氧化過程耦合處理廢水,而中國農業科學院研究生院和重慶理工大學更傾向于尋找高性能的微生物菌劑。內蒙古可充分利用自身資源,結合實際情況加強對空白產業環節的技術
191、引進。表 4-41 生物法的主要專利申請技術分支技術分支授權號授權號申請人申請人摘要摘要生物法CN101306903B中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院間歇式活性污泥法結合反硝化脫氮技術處理高氨氮濃度廢水CN112573652B華夏碧水環??萍加邢薰玖蜃责B反硝化與厭氧氨氧化過程耦合處理廢水CN113980856B中國農業科學院研究生院菌株 SL-6 為假單胞菌屬新物種,能夠降解多種多環芳烴化合物CN110804568B重慶理工大學含有粘質沙雷氏菌 TF-1、貪銅菌 SWA1、糞產堿桿菌、不動桿菌和蒼白桿菌TAC-2 的復合菌劑,可在高濃度有機氯條件下的好氧環
192、境中實現高氨氮廢水高效脫氮4.8.4 關注失效專利,防止重復研發在研發過程中,避免重復研發造成投入的巨大浪費是一項必要的準備工作,分離膜、吸附劑和水處理藥劑以及氧化法等技術領域均有涉及,在進行研發時需要對相關的技術領域進行一個全面的分析認識。-106-但從另一角度看,失效專利對于我國眾多技術力量薄弱、研發能力不足、資金短缺的中小企業來說,卻是一筆可供無償使用的財富,失效專利同專利一樣包含了工業技術和產品的各個方面,同時也包含了技術領域內的最新技術。對失效專利改進后再實施,即進行二次技術創新對于中小企業來說無疑是一條促進企業發展的捷徑。表 4-42 廢水處理失效專利(部分)技術分支技術分支公開號
193、公開號申請人申請人摘要摘要膜法CN108380062A華南理工大學抗菌功能的大通量親水憎油油水分離膜熱法CN212356894U廣東松洋機械設備有限公司設置有凈化箱和蒸發釜的煤化工行業的工業廢水深度脫鹽裝置吸附法CN107381883B中國礦業大學褐煤吸附煤制油高濃有機廢水中的酚類有機污染物質氧化法CN105347587B北京金澤環境能源技術研究有限公司微波誘導催化氧化處理焦化生化出水藥劑CN105110392B武漢理工大學制備非選擇性重金屬廢水快速凈化處理劑-107-第五章現代煤化工產業高價值專利的轉化與應用黨的十八大以來,國家高度重視技術落地化,知識應用化,國務院辦公廳印發專利轉化運用專項
194、行動方案(20232025 年),提出到 2025 年,推動一批高價值專利實現產業化?,F有的專利技術如何落地到所需要的企業中去成為國家在發展布局中的核心問題,促進高校專利成果轉移轉化是實施國家發展戰略中的重要任務。通過對內蒙古高校、科研院所發明授權專利中未轉化專利進行梳理,篩選出適合內蒙古現代煤化工產業的重點高價值專利,可以助力內蒙古自治區企業進行科技創新,提高自身競爭力。如圖 5-1 所示,在篩選出的高價值專利中,內蒙古高校和科研院所針對現代煤化工污水處理和碳捕集、利用與封存方面具有較多的研究,這也與國家對節能減排越來越重視,現代煤化工產業對于碳捕集、利用、封存和水處理的需求愈發迫切相符合,內蒙古各企業可以根據企業實力、工藝特點、污染物種類等指標,在下表中選擇合適的高價值專利進行轉化。煤制烯烴以及煤制油涉及的專利較少,主要涉及內蒙古工業大學、內蒙古大學和鄂爾多斯職業學院。煤制氣、煤制芳烴、煤制乙二醇等方面可以參考分析報告中列出的高價值專利列表,進行轉化與運用。圖 5-1 內蒙古自治區現代煤化工高價值專利轉化運用