進(jìn)入上世紀(jì)80年代后，潔凈煤氣化技術(shù)的研究取得了重大成果，與水煤漿和干粉煤為原料大規(guī)模、單系列、加壓氣化并實現(xiàn)了工業(yè)化，有利環(huán)境保護，成為煤氣化技術(shù)的主流。采用潔凈煤氣化技術(shù)，充分發(fā)揮我國煤炭資源優(yōu)勢，大力發(fā)展和擴寬潔凈煤氣化產(chǎn)業(yè)鏈，成為當(dāng)前及今后一段時間內(nèi)我國煤化工行業(yè)的一個重要發(fā)展方向。

技術(shù)趨勢

潔凈煤氣化主要是將原煤轉(zhuǎn)化加工為粗合成氣，再通過氣體凈化獲得煤液化所需要的氫原料。早期的煤氣化大都使用塊煤和小粒度煤為原料制合成氣。進(jìn)入上世紀(jì)80年代后，潔凈煤氣化技術(shù)的研究取得了重大成果，與水煤漿和干粉煤為原料大規(guī)模、單系列、加壓氣化并實現(xiàn)了工業(yè)化，有利環(huán)境保護，成為煤氣化技術(shù)的主流。采用潔凈煤氣化技術(shù)，充分發(fā)揮我國煤炭資源優(yōu)勢，大力發(fā)展和擴寬潔凈煤氣化產(chǎn)業(yè)鏈，成為當(dāng)前及今后一段時間內(nèi)我國煤化工行業(yè)的一個重要發(fā)展方向。

本報告針對煤氣化技術(shù)相關(guān)專利進(jìn)行檢索與分析，并結(jié)合相關(guān)報道對煤氣化產(chǎn)業(yè)進(jìn)行分析，揭示煤氣化領(lǐng)域當(dāng)前的技術(shù)特點，并對地下煤氣化技術(shù)進(jìn)行深入分析，以期為該領(lǐng)域的科技決策和課題研究提供支持。報告中的國際專利數(shù)據(jù)來源于美國湯森路透科技公司(Thomson Reuters Scientific)數(shù)據(jù)檢索與分析平臺DII(Derwent innovations index)數(shù)據(jù)庫，利用關(guān)鍵詞設(shè)計檢索式，檢索時間為2015年3月10日，共計得到相關(guān)專利10822篇。所采用的主要分析工具為TDA(Thomson Data Analyzer)、TI(Thomson Innovation)和MSExcel。

1.煤氣化技術(shù)專利申請態(tài)勢分析

從圖1可以看到，煤氣化技術(shù)在上世紀(jì)七八十年代達(dá)到一個小高峰，隨后有所回落，到了2004年以后開始呈爆發(fā)式增長，其中我國的專利申請最為活躍，美國是最早開展煤氣化技術(shù)研究的國家，其次是前蘇聯(lián)和德國，日本自90年代以來申請量變化不大。

2.煤氣化技術(shù)區(qū)域布局分布

全球共有50多個國家/地區(qū)開展煤氣化技術(shù)的研究。從圖2和圖3可以看出，中國、日本和美國是煤氣化技術(shù)的主要技術(shù)輸出國，其技術(shù)來源比例均高于市場應(yīng)用的比例。

關(guān)鍵技術(shù)

1.煤氣化重點技術(shù)布局分析

利用TI平臺的Thememap功能繪制的煤氣化技術(shù)的重點技術(shù)分布圖(圖4)，可以看到煤氣化專利申請的熱點主要包括以下幾個方面：(1)煤氣利用，包括①一氧化碳和氫氣合成氣、②煤氣化發(fā)電、③煤氣還原煉鐵等;(2)煤氣化工藝流程，包括⑤煤燃燒、焦分離、⑥地下氣化技術(shù)、⑧加氫氣化技術(shù)、⑨金屬催化、?生物質(zhì)催化等;(3)過程控制及環(huán)保技術(shù)研究，包括④排渣除灰、⑦脫硫技術(shù)、?煤氣化廢水處理技術(shù)等;(4)氣化裝置/設(shè)備研究，包括⑩流化床技術(shù)、?氣化設(shè)備及部件等。

2.地下煤氣化關(guān)鍵技術(shù)布局分析

煤炭地下氣化是融合多學(xué)科的綜合性能源生產(chǎn)技術(shù)，涉及到地質(zhì)水文學(xué)、鉆井技術(shù)、點火燃燒控制技術(shù)、生態(tài)環(huán)境保護技術(shù)等一系列技術(shù)，通過專利文本標(biāo)引聚類的方法，地下煤氣化的技術(shù)主要分布在以下幾個方面(表1)：

從上表可以看出，氣化工藝、鉆井方法等與工藝方法密切相關(guān)的技術(shù)主要集中在90年代之前，而近幾年申請的專利技術(shù)多集中在完善技術(shù)細(xì)節(jié)(如過程工藝控制、地下氣化的輔助裝置/設(shè)備、點火技術(shù)、氣化爐設(shè)計等)和關(guān)鍵技術(shù)的外圍技術(shù)領(lǐng)域(如氣體回用、污染物控制等環(huán)保技術(shù)、監(jiān)測技術(shù)、模擬測設(shè)及模型研究等)。

3.主要國家地下煤氣化技術(shù)布局

從圖5可以看到，美國的主要技術(shù)布局除了氣化工藝(多為90年代以前公開，但對目前進(jìn)行的地下氣化項目具有啟示、借鑒意義)，還包括鉆井方法，以及近幾年主要集中研究的過程工藝控制(通風(fēng)控制、電磁控制等)、氣體回用以及催化劑和環(huán)保技術(shù)等領(lǐng)域，特別是地面對地下氣化過程的控制研究。俄羅斯(及前蘇聯(lián))的技術(shù)布局主要集中在氣化工藝(前蘇聯(lián)為主)和鉆井方法，近年來俄羅斯的專利技術(shù)多涉及氣化工藝過程控制領(lǐng)域。澳大利亞近年來的專利多圍繞氣化工藝改進(jìn)(如氣化劑研究)和氣體回用技術(shù)(如煤氣利用等)等方面。德國的專利申請主要集中在上世紀(jì)七八十年代，主要技術(shù)方向為氣化工藝的研究;而日本的技術(shù)布局主要包括地下氣化的輔助裝置，以及監(jiān)測技術(shù)(監(jiān)控系統(tǒng)、測溫等)。中國專利的主要申請方向集中在氣化爐設(shè)計、氣化輔助裝置/設(shè)備、監(jiān)測技術(shù)、過程工藝控制及通道構(gòu)建等方面。

重要專利權(quán)人

日本、美國和歐洲的企業(yè)在研發(fā)中具有領(lǐng)先優(yōu)勢，其中日本企業(yè)最多，有三菱、日立、石川島播磨重工、新日鐵和住友等5家公司，我國的中石化集團也在前十位的行列當(dāng)中，但是從各機構(gòu)的技術(shù)年限來看，中石化的起步較晚，近幾年開始發(fā)力，而殼牌、住友和?？松梨诘纳孀銜r間較早，但是近年來的申請量呈下降趨勢，三菱、通用電氣和西門子近三年的申請仍較為活躍。

地下煤氣化領(lǐng)域的主要專利權(quán)人集中在表3列出的10位，可以看到我國新奧集團的表現(xiàn)最為突出，另外礦業(yè)大學(xué)和北京中礦科能煤炭地下氣化技術(shù)中心也有不錯表現(xiàn)，而國外的專利權(quán)人分布較為分散，除中國機構(gòu)以及澳大利亞的林茨能源，其他機構(gòu)多活躍在上世紀(jì)七八十年代。