廢棄塑料循環(huán)再生利用專利技術分析

黃 璐

（國家知識產權局專利局 材料工程發(fā)明審查部，北京，100088）

1 引言

塑料制品自20世紀問世以來，具有質量輕、強度高、耐腐蝕、化學穩(wěn)定性好、加工方便以及美觀實用等特點，廣泛應用于世界范圍內的各個領域。由于其難于自然降解，廢棄塑料的有效治理已成為環(huán)境保護突出的問題。常規(guī)填埋技術雖然投資少，操作簡單，但會侵占大量土地，進入土壤后會影響土壤內的物、熱的傳遞和微生物生長，改變土壤特質，污染地下水源，使生態(tài)環(huán)境受到嚴重影響。焚燒技術雖然可實現(xiàn)減量化要求，同時回收部分能源，但此過程中易釋放大量輕質烴類、氮化物、硫化物以及劇毒物質二噁，直接威脅人類及生態(tài)環(huán)境健康，且焚燒時產生的HCl氣體會導致酸雨的加劇。實現(xiàn)廢舊塑料的循環(huán)利用不僅能有效防止對環(huán)境的污染，還能充分利用有限資源創(chuàng)造經濟效益，具有明顯的環(huán)境效益和經濟效益。

專利文獻主要就是記載了與該發(fā)明相關的技術數(shù)據，這就是技術信息，該類

信息可以對相關領域的技術動態(tài)，發(fā)展趨勢以及某一方向研究上的前景，而且可

以說專利文獻在技術上記載極為詳盡，為的就是以公開來換取全方位的獨占專利

權，希望以獨占專利的形式來獲取保護，這類信息通常對該領域技術人員有一種

促進與啟迪，通過閱讀此類的數(shù)據，可以站在前人的研究基礎上，以獲得進一步

的成果。據統(tǒng)計，每年全世界公布的專利文獻約為300萬件，累計至今超過1億件，排除同族專利，記載的發(fā)明創(chuàng)造約3500 多萬項。有人曾統(tǒng)計，專利文獻與其他文獻相比在傳播發(fā)明創(chuàng)造方面作用突出：95%的發(fā)明創(chuàng)造被記錄在專利文獻之中，80%的發(fā)明創(chuàng)造僅在專利文獻中記載本文通過對廢棄塑料循環(huán)再利用領域的專利文獻的梳理，總結歸納出廢棄塑料循環(huán)再利用領域的總體技術脈絡，為相關企事業(yè)單位的技術研發(fā)提供方向導航和發(fā)展建議。

2 總體技術分析

本文所涉及的專利文獻的獲得過程是在中國專利信息中心開發(fā)的中國專利文獻檢索系統(tǒng)(CPRS)中完成的。該系統(tǒng)收集了中國自1985年以來的全部發(fā)明、實用新型和外觀設計專利文獻。在2015年7月1日之前公開的全部專利文獻范圍內，采用關鍵詞與分類號相結合的方法進行檢索。在廢棄塑料循環(huán)利用領域，回收方式主要以機械回收和化學回收為主，分別占比68%和27%，而能量回收的申請相對較少，僅占5%（見圖1）。這是因此能量回收只是將廢棄塑料燃燒利用熱能，而機械回收和化學回收則是將廢棄塑料作為原材料真正地循環(huán)利用起來，因此在該領域中，對于機械回收和化學回收的專利技術分析更有實際價值。按2000年石油開采量計算到2020年我國石油資源已趨于枯竭。我國石油需求年增長5.77%，而國內石油生產年增長為1.67%供需矛盾日益突出，充分利用廢棄塑料是當前亟待解決的問題。

在機械回收和化學回收中，由于機械回收是將廢舊塑料經過分選、清洗、破碎、熔融、造粒后直接用于成型加工，或者將再生料與其它聚合物或助劑通過機械共混，或者通過化學改性改善再生塑料的綜合力學性能。其工藝較為簡單，技術含量較低，一般需要特定的機械設備，因此在該技術分支中的專利大部分是涉及塑料整個回收過程中所用的裝置，包括各種輔助設備等。其中一部分設備實際上在化學回收和能量回收過程中也是通用的，但是統(tǒng)一歸類到了機械回收這個技術分支中，這是造成該技術分支申請量較大的一個原因。而化學回收就是使塑料分解為初始單體或還原為類似石油的物質，進而制取化工原料( 如乙烯、苯乙烯、焦油等)和液體燃料( 如汽油、柴油、液化氣)，其技術含量相對較高，因此，這里將重點分析化學回收方面的專利。

國專利申請各技術主題所占比例

對化學回收進一步細分，其主要包括熱裂解、催化裂解、氣化裂解、溶劑解、超臨界流體分解、與其他物質共裂解。而這六個分支中，熱裂解占比49%，催化裂解占比25%，二者共占了74%，是實現(xiàn)化學回收的兩種主要回收方法。但是由于熱裂解是將廢棄塑料在高溫下進行熱裂解，通常要求較高的溫度，對設備的要求較高，致使投資成本增加。而催化裂解則是在催化劑的作用下實現(xiàn)廢棄塑料的裂解，其相對熱裂解溫度較低，裂解反應速度快，且能提高裂解產物質量，大大提高了生產效率，是一種較為有效的化學回收方式。下面主要對催化裂解方面所涉及的中國專利技術內容進行分析。

3 催化裂解技術分析

催化裂解的中國專利申請共270件，催化裂解包括一段法和兩段法，一段法即直接催化裂解，是將廢棄塑料和催化劑一起混合進行裂解，其專利申請量為177件；兩段法包括熱裂解-催化改質和催化裂化-催化改質，其專利申請量為93件。由于催化劑是實現(xiàn)催化裂解的一個很重要的因素，下面重點對一段法和兩段法中涉及催化劑的專利申請技術重點分析。

3.1 一段法

一段法即直接催化裂解177件專利申請中，61件涉及催化劑類型及改進。而其他115件主要涉及溫度、壓力、前后處理、催化方式、設備整體等其他方面的改進。在61件涉及催化劑的專利申請中，有效和待審的專利有18件，有效和待審各為9件（具體參見表1），其他（包括專利權無效、視撤、駁回）的專利申請共43件。

表1 直接催化裂解中涉及催化劑的有效和待審專利

上述9件有效專利涉及的催化劑類型主要是FCC催化劑、分子篩或改性分子篩、活性高嶺土和天然佛石的混合物、固體超強酸、氧化鈦、金屬催化劑。

而對于9件待審專利，其涉及的催化劑類型為：申請?zhí)朇N201110207912為活性白土，CN201280046012為石灰石，CN201080024723為沸石基催化劑，CN201210088981、CN201210088879、CN201410145432為分子篩或改性分子篩，CN201210517715為固體超強酸，CN201310171193為多功能催化劑，所述的催化劑是由微波吸收組分、催化裂解組分、結焦抑制組分組成，CN201210174607為結晶氧化鋁、合成鋁硅酸鈉和無水三氯化鋁的組合物。按照被引用次數(shù)排名，在1次以上的專利申請有8件，這8件專利涉及的技術內容具體為：

申請?zhí)枮镃N200780003589（授權，被引證24次）的專利申請，其目的在于提供廢塑料的接觸分解方法，其分解效率優(yōu)異，即使為難以分解的直鏈分子的聚乙烯，也可以在低溫下進行分解，幾乎不產生分解殘渣，另外，也可在一個反應器內在進行廢塑料的接觸分解的同時進行脫氯，工藝簡單，可以進一步實現(xiàn)油分純收率為50%以上的高的能量效率。本發(fā)明的廢塑料的接觸分解方法，在反應器內加熱到350℃～500℃的溫度范圍的粉粒狀的FCC催化劑中，將廢塑料作為原料投入，與上述FCC催化劑接觸，使上述廢塑料分解·氣化。

申請?zhí)枮镃N03117935（授權，被引證7次）的專利申請?zhí)峁┝擞糜诹呀鈴U塑料以生產燃油的催化劑，其特征在于該催化劑或是對ZSM－5沸石分子篩按本發(fā)明公開的方法改性制得的DeLaZSM-5，或是以負載于載體上由至少二種金屬氧化物為活性成分構成，且以催化劑重量為基準，其含量為5～50%復合裂解催化劑。本發(fā)明提供的催化劑催化活性高，用于裂解廢塑料不僅反應時間短，而且裂解溫度低，可大大降低了生產成本；生產出的燃油綜合收率高，均在80%以上，且顏色純正，質量優(yōu)良，汽油可達到70～90號汽油的國家標準，柴油可達到0～－35號柴油的國家標準；使用本發(fā)明提供的含有金屬氧化物的裂解催化劑除具有催化裂解功能外，還同時具有脫鹵功能，既可使得到的油品有機鹵含量為零，而且裂解過程中也不會放出鹵化氫氣體，腐蝕設備。

申請?zhí)枮镃N200510067182（授權，被引證4次）的專利申請請求保護一種利用廢舊塑膠生產燃油的方法及裝置，其中方法包括加熱、催化裂解、分鎦、分離、過濾等，特點是1.催化劑采用活性高嶺土(白土)和天然佛石的混合物，可提高原料的出油率；2.加熱方式采用中頻加熱，即用中頻感應加熱爐連接爐膽外面的銅管，使銅管產生電磁波輻射對爐膽內的原料加熱，具有節(jié)電和升溫快特點。裝置包括裂解爐、分餾爐、冷凝器和電磁加熱裝置，特點是1.裂解爐的爐膽為8字型，可節(jié)省材料，增大容積，節(jié)省能源，提高效率。2.采用活接式鏈條刮底，解決了粘底問題。3.保溫材料使用蛭石，外殼材料使用環(huán)氧樹脂。

申請?zhí)枮镃N201110223367（授權，被引證2次）的專利申請請求保護一種利用固體超強酸催化裂解造紙廢渣制備燃料油的方法，其目的在于解決廢紙回收再利用產生的造紙廢渣得不到有效利用，給環(huán)境帶來巨大壓力的問題。本發(fā)明的方法為先將造紙廢渣烘干至水分含量在5%以下，粉碎，粉碎物放入熱解釜中，在固體超強酸催化劑的作用下，在100~500℃下裂解反應0.5~10小時，裂解反應結束后，將裂解反應得到的液體打入蒸餾釜，分別收集：40～190℃為汽油分餾段，250～330℃為柴油分餾段。本發(fā)明方法簡單易行、生產成本低，能有效將造紙廢渣主成分廢塑料催化裂解制備成燃料油，變廢為寶，減輕環(huán)境壓力，特別適合于一定規(guī)模的工業(yè)化生產。

申請?zhí)枮镃N200910308686（授權，被引證1次）的專利申請請求保護一種海上船舶生活垃圾熱裂解資源化處理工藝，該工藝包括將餐飲廢棄物和海上設施生活垃圾分別粉碎、脫水處理后，并添加適量的NaY型分子篩化劑經裂解反應、冷凝收集，再將處理后的垃圾轉化為可燃燒的生物油和用于污水處理的殘?zhí)康取?yōu)點是：本處理工藝可及時將船上產生的餐飲、塑料和紙制品等生活垃圾進行處理，實現(xiàn)了垃圾的減量化、資源化和無害化。工序操作簡單，可自動化運行；從垃圾裂解中得到的生物油用于生產或生活用能，實現(xiàn)了能源的二次有效利用；其副產物中固體成分主要是殘?zhí)?，可作為污水處理的吸附劑。因此可有效的防止和減少船舶對海洋環(huán)境的污染，故具有廣闊的市場前景。

申請?zhí)枮镃N200980132297（授權，被引證1次）專利申請請求保護一種廢塑料、有機物的分解方法，該方法使用了容易與金屬、無機物分離且具有高效的分解能力和低的熱分解中的微粉化特性的氧化鈦顆粒體。更詳細而言，通過使氧化鈦顆粒體的特性最適化，確立了使用了容易與金屬、無機物分離且具有高效的分解能力和低的熱分解中的微粉化特性的氧化鈦顆粒體的，廢塑料、有機物的分解方法。

申請?zhí)枮镃N201010206721（授權，被引證1次）的專利申請涉及一種催化裂解廢聚苯乙烯(PS)生成苯乙烯等芳烴原料實現(xiàn)其化學循環(huán)回收的新方法。其特征是采用負載堿金屬和/或堿土金屬的中孔分子篩MxO/MCM-41為催化劑(其中M為Li、Na、K、Mg、Ca、Ba等堿金屬和堿土金屬或其復合物；x＝1或2)，在常壓或減壓或通入氮氣條件下，在300℃-450℃下進行裂解反應，反應結束后，經精餾等操作得到甲苯、乙苯和苯乙烯等芳烴化合物，催化劑不經任何處理直接回用。聚苯乙烯裂解率≥98%，液體產物收率≥95%，液體產物中苯乙烯含量80%以上。本發(fā)明與傳統(tǒng)的方法相比，其特點是：(1)具有較高的液體收率以及苯乙烯選擇性。(2)反應溫度適中。(3)催化劑重復回用性能好。

申請?zhí)枮镃N201080024723（待審，被引證3次）的專利申請請求保護一種用于將塑料材料、特別是廢塑料材料回收為化學原料和烴餾分的方法。本發(fā)明還涉及用于這種方法的新型沸石基催化劑。本發(fā)明還涉及用于制備這類沸石基催化劑的方法。通常，通過垃圾填埋、焚化或通過將廢物再處理為再利用的原料進行回收來處理塑料廢物。這些處理方法各自具有其缺點。垃圾填埋的缺點不言自明。盡管焚化可包括能量回收，但還保留CO2排放和其它有毒污染物排放的明顯問題。此外，回收塑料需要將塑料廢物分類，因為某些類型的塑料材料是不可回收的，并且塑料的混合物存在問題。本發(fā)明提供了用于回收包含混合的廢物流的廢塑料的改進的方法。

3.2 兩段法

兩段法的93件專利申請中，29件件涉及催化劑類型及改進。而其他64件主要涉及溫度、壓力、前后處理、催化方式、設備整體等的改進。在29件涉及催化劑的專利申請中，有效和待審的專利有14件，有效為12件，待審為2件（具體參見表2），其他（包括專利權無效、視撤、駁回）的專利申請共15件。

表2 兩段法中涉及催化劑的有效和待審專利

CN200910177346輕油轉換用催化劑及其制造方法0株式公司EP EL有效CN200810067767一種處理廢舊塑料的還原方法及其系統(tǒng)0吳振奇有效CN201010541411油品改質的方法0財團法人工業(yè)技術研究院待審CN201110327373利用廢舊塑料制備潤滑油基礎油的方法0中國科學院廣州能源研究所待審

其中這12件有效專利涉及的催化劑類型主要是金屬或金屬氧化物、分子篩或改性分子篩、硫化物催化劑、改性的粉煤灰催化劑、白土或蒙脫土、沸石類催化劑。而對于2件待審專利，其涉及的催化劑類型主要為：申請?zhí)朇N201010541411為金屬氧化物，CN201110327373為分子篩催化劑。按照被引用次數(shù)排名，在1次以上的專利有9件，這9件專利涉及的技術內容具體為：

申請?zhí)枮镃N00819355（授權，被引證29次）的專利申請請求保護一種由廢塑料連續(xù)地制備汽油、煤油和柴油的方法和系統(tǒng)。這種方法包括以下步驟：使廢塑料熔體進行第一催化反應，其中所述廢塑料熔體與鎳或鎳合金催化劑接觸進行脫氫同時分解；使所述脫氫和分解的廢塑料熔體進行流化催化裂化，作為第二催化反應，從而以高份數(shù)地制備汽油基餾分；分餾所述裂化的原料得到汽油基餾分、煤油餾分和柴油餾分；重整所述汽油基餾分以制備高辛烷值的汽油。本發(fā)明可適用于小規(guī)模設備，不只適用于大規(guī)模設備。而且，本發(fā)明可允許以高份數(shù)和有效方式從所述廢塑料制備得到汽油，從而有利于資源回收和環(huán)境保護。

申請?zhí)枮镃N03146751（授權，被引證14次）的專利申請請求保護一種利用廢棄塑料、橡膠、機油生產汽、煤、柴油的工藝及裝置，其在裂解時加入了石英石和沙粒，催化劑為5A分子篩，工藝簡化，縮短了生產周期，得到的油品質量好，收率高。

申請?zhí)枮镃N200810036703（授權，被引證8次）的專利申請請求保護一種混合廢塑料催化裂解制燃油用的催化劑及其制備方法，涉及廢塑料裂解生產燃油的催化熱裂解與熱裂解催化改質二段催化劑。第一段催化劑由2.0wt%－30.0wt%金屬氧化物和70.0wt%－98.0wt%白土或蒙脫土組成，無毒價廉，能提高塑料裂解反應速率，降低裂解反應溫度，并改善分解產物選擇性，脫氯并轉化為無害物；第二段由氧化鐵、氧化鉬、氧化鋅，氧化鈰、氧化鑭、氧化鎳或氧化銅和ZSM－5，MCM－22，USY，REY，Beta或MOR分子篩組成，對第一段的裂解氣進行二次催化裂解和異構化，芳構化改質反應，提高裂解汽柴油餾分比率。本發(fā)明選擇性好，所用原料無需分類、清洗、烘干，操作靈活，運行費用低，特別適合于組成復雜的城鄉(xiāng)生活垃圾中混合廢塑料裂解制油，合格燃油出油率按廢塑料計高可達70%以上。

申請?zhí)枮镃N201010172161（授權，被引證5次）的專利申請請求保護一種利用塑料油生產汽柴油的工藝，其特征是首先塑料油經催化反應蒸餾得到汽柴油餾分，接下來將汽柴油餾分在溫和條件下于金屬(貴金屬或非貴金屬)催化劑上選擇加氫反應脫除二烯烴，再在硫化物催化劑上加氫精制反應，通過單烯烴加氫飽和反應脫除單烯化合物，并脫硫、氮脫、除膠質生產得無異味、品質高的汽柴油。本發(fā)明所使用的金屬和硫化物催化劑根據裂解塑料油的組成和性能而選擇合適的載體經液相和氣相沉積方法制備得到。本發(fā)明具有工藝簡單，催化劑活性和選擇性高，且具有良好的經濟效益及工業(yè)應用前景。

申請?zhí)枮镃N00130567（授權，被引證5次）的專利請求保護一種重烴物的多級催化加氫法。第一段逆向混合催化反應器中原料與鐵基催化劑反應。流出物減壓，從頂端除去蒸氣和液體餾份，重液體餾份輸入第二段逆向混合催化反應器。第一和第二段催化反應器中，700－850°F，氫分壓1000－3500psig，空速20－80lb./hr/ft3。從第一、第二反應器流出物除去的蒸氣和輕餾份混合，通入流線固定床催化加氫處理器，除去雜原子，制得石腦油和中間餾出物或全餾程餾出物。分離器底部餾份在逐級氣壓和真空下蒸餾，排出烴液體產物，重餾份循環(huán)并濃縮，提供低沸點烴液體。

申請?zhí)枮镃N200510017038（授權，被引證3次）的專利申請請求保護一種以聚烯烴為原料制備氫氣和碳納米管的方法。其特征在于聚烯烴、鎳催化劑和助催化劑按一定配比在密煉機或擠出機中熔融混合，通過將上述混合材料在600-950℃的惰性氣氛下裂解方法來制備氫氣和碳納米管。本發(fā)明中采用的原料是聚烯烴或回收聚烯烴，價格低廉，來源豐富，采用的鎳催化劑和助催化劑易得，所使用的混合設備是聚合物材料的普通加工設備，裂解裝置簡單，常壓操作，氫氣產量大，含量高；得到的碳納米管材料附加值大，應用廣泛。本發(fā)明利用廢舊聚烯烴塑料制備氫氣和碳納米管方法，不僅解決了“白色污染”和溫室氣體排放，而且也為燃料電池提供了廉價、儲運安全方便的氫源。

申請?zhí)枮镃N201010557031（授權，被引證2次）的專利申請請求保護一種廢塑料熱解油輕質化制燃料油催化劑的制備方法及其應用，以降低廢塑料裂解制燃料油的成本和提高燃料油的品質。本發(fā)明通過選?。?00目的粉煤灰加入2M/L鹽酸、2M/L硫酸、1M/L鹽酸和1M/L硫酸混酸溶液處理后；采用等體積浸漬法進行金屬氧化物改性，獲得改性的粉煤灰催化劑，將催化劑置于固定床中用于廢塑料熱解油制燃料油中，在質量空速比1-4h-1、溫度400-550℃下反應，燃油收率為72%以上，效果良好。

申請?zhí)枮镃N201110134368（授權，被引證2次）的專利申請請求保護一種利用塑料油生產汽柴油的方法，其特征是以塑料油為原料經蒸餾，再加氫精制生產高品質汽柴油工藝其特征是首先塑料油經蒸餾得到小于300℃餾分和大于300℃餾分，接下來將小于300℃餾分在硫化物催化劑上加氫精制反應，通過單烯烴加氫飽和反應脫除單烯化合物，并脫硫、氮脫、除膠質生產得無異味、品質高的汽柴油混合油，再經蒸餾得到汽油和柴油餾分油。而經蒸餾大于300℃餾分要經過反應蒸餾后再加氫精制或與塑料油混合重新反應。本發(fā)明所使用硫化物催化劑根據裂解塑料油的組成和性能而選擇合適的載體經液相方法制備得到。

申請?zhí)枮镃N200820094658（授權，被引證1次）的專利申請請求保護一種處理廢舊塑料的系統(tǒng)，包括用于對廢舊塑料進行加熱裂解的加熱裂解部(1)、用于在加熱裂解過程中產生的油氣進行進一步催化裂解的催化裂解部(2)和用于回收燃油和燃氣的冷卻回收部(3)，所述催化裂解部(2)包括催化塔(21)和第二催化部(23)，所述催化塔(21)和第二催化部(23)中的催化劑為Y型分子篩。

申請?zhí)枮镃N201210273001（授權，被引證1次）的專利申請請求保護一種用于廢舊塑料裂解制汽油的催化劑及制備方法和使用方法，催化劑按質量百分比含有無定形硅鋁酸鹽或天然沸石20%至40%、余量的HY沸石分子篩。本發(fā)明具有操作成本低、工藝簡單、催化活性高、選擇性好和穩(wěn)定性高的特點，汽油質量收率可達到47.02%至81.04%，且產品符合國家標準。

4 世界主要申請人及其研發(fā)趨勢分析

日本、中國、歐洲、美國和韓國五大專利機構（局）的專利申請均主要以機械回收和化學回收為主，這反映出各國的能源危機意識較強，希望將廢舊塑料回收作為原材料真正地循環(huán)利用起來，而非簡單地將其燃燒利用熱能。其中日本在三個技術分支中的專利申請都是最多的，這說明日本在三個技術分支中的研發(fā)實力較強，處于絕對領先地位。在機械回收和化學回收方面，中國的專利申請量僅次于日本，位居第二；而在能量回收方面，韓國則僅次于日本，美國則最少。在化學回收方面，日本、歐洲和美國起步較早，中國和韓國起步較晚。近5年來，日本申請量持續(xù)下降，而其他四國則呈現(xiàn)增長趨勢。

對全球五大專利機構（局）之間的專利流向分析可知，各局之中日本特許廳的專利受理量最多，達到7316項；其次是中國國家知識產權局，為3924件；美國專利商標局、歐洲專利局和韓國知識產權局三局受理量較少，分別為2010項、1469項、1700項。日本局受理的申請中，本國申請占比最高，達到93%，且日本對任一國家的專利輸出數(shù)量均大于他國專利輸入數(shù)量，處于順差地位，體現(xiàn)了日本籍申請人在專利布局上立足本國防御、積極對外擴張的戰(zhàn)略意圖。歐洲和美國籍申請人同樣向其他四國提交了較大數(shù)量的申請，在全球的專利布局也相對完善。而中國除了在本國申請較多之外，向其他四國提交的數(shù)量總共僅有50項，專利輸出數(shù)量遠遠小于他國專利輸入數(shù)量，處于明顯逆差地位，在世界市場競爭力較弱。美國是最受重視的市場，除韓國外，各國向美國提交的專利申請量均多于向其他國家提交的數(shù)量，其專利輸入總量為815項。而歐洲是僅次于美國的市場，專利輸入總量為679項，說明傳統(tǒng)發(fā)達國家是專利布局的必爭之地，技術競爭激烈，因此也是侵權風險最大的區(qū)域。而中國的專利輸入總量緊隨歐洲，位居第三，為669項，說明在該領域中國市場已成為競爭者的重要目標市場，需要引起國內的重視，注意防范專利技術輸入的風險。

廢棄塑料循環(huán)利用領域技術集中程度較高，主要申請人集中于日本和美國企業(yè)。日本企業(yè)在該領域的技術實力最為雄厚，在前17位申請人，有16位為日本企業(yè)，只有一位為美國企業(yè)，即伊士曼化工公司。申請量前八位分別為三菱、日立、東芝、日本鋼管、三井、松下、新日鐵和杰富意鋼鐵，其中前六位申請量均在200項以上，另外兩位申請量也較多，在190項以上。在前八位申請人中，重點關注機械回收的為三菱、日本鋼管、松下，重點關注化學回收的為日立、東芝、三井和新日鐵，只有一位申請人重點關注能量回收，為杰富意鋼鐵。在各個技術分支中，申請量最大的申請人分別為三菱（機械回收）、東芝（化學回收）和杰富意鋼鐵（能量回收）。

申請量最大的三菱公司從2004年之前申請量一直相對穩(wěn)定，而從2004年之整體有所下滑，但仍然保持在一個相對穩(wěn)定的狀態(tài)，說明其在該領域仍然占據重要的地位；申請量排名第二位的日立公司在2000年之前申請量較大，而從2000年之后一直處于下降趨勢；東芝在2000年之前申請量不斷波動，但整體上呈上升趨勢，2000年以后也是處于下降趨勢；而日本鋼管的申請量在2002年之前基本呈M型變化，在2002之后直線下降，說明其漸漸退出該領域；三井公司從1992-1996年其年申請量一直處于增長趨勢，1996年達到頂峰，而從1996之后則一直處于下降趨勢；而松下近二十年來申請量變化相對較小，不過2010年之后申請量有所下降，由于近兩年數(shù)據不完整，其發(fā)展趨勢有待進一步研究。

全球主要專利申請人都非常重視日本、美國和歐洲市場，這三大市場競爭最為激烈，此外，中國、韓國市場布局也較多，而西班牙、澳大利亞、加拿大等其他幾個國家的專利布局較少。日本公司最重視日本本國市場，其次是美國、歐洲和中國，三菱公司在日本本國布局了368項專利，在US、EP、DE、CN分別布局了28、34、32、13項專利；松下在日本本國布局了205項專利，在US、EP、DE、CN分別布局了21、21、12、24項專利，其在中國的專利布局甚至超過其他幾個國家；美國公司以伊士曼化工為代表，最重視美國本土，其次是中國和歐洲。與其他幾個日本公司所不同的是，美國公司注重全球各個國家和地區(qū)的布局，體現(xiàn)了美國申請人更加注重全球專利布局，以期占領世界市場。隨著中國經濟的發(fā)展，廢棄塑料循環(huán)利用也越來越受到重視，中國市場的全球影響力將凸顯無疑，我們有必要對目前在中國進行專利布局的公司進行重點跟蹤研究，避免落入專利雷池。目前看，伊士曼化工和松下公司在中國專利申請量較多，其次是日立、杰富意鋼鐵和三菱。

國外專利申請人總體上以企業(yè)申請為主，占比65%，合作申請次之，占有19%，個人申請和其他申請（其他申請包括大學，研究機構，政府申請）分別占比14%和2%，以上說明企業(yè)是該領域技術創(chuàng)新的主力軍。從申請人類型隨時間分布趨勢圖可以看出，2000年之后，企業(yè)申請逐年下滑，而個人以及合作申請占比不斷增加。

在合作申請中，主要以企業(yè)與企業(yè)之間的合作為主，占比達到53%，個人與個人之間的合作次之，占比26%。企業(yè)與個人申請也占有較高的比例，為15%。企業(yè)與大學、企業(yè)與研究機構、其他合作申請（其他合作申請包括研究機構-研究機構，大學-研究機構，大學-個人，企業(yè)-大學-研究機構，研究機構-個人，大學-政府，大學-大學）占比均較小，分別為3%、1%、2%。從合作申請人類型隨年度變化圖可以看出，2005年之后，企業(yè)之間的合作占比逐年減小，與此同時，個人合作逐年增大，說明傳統(tǒng)技術的開發(fā)難度降低，企業(yè)尋求強強聯(lián)合的意愿變得不強烈；而企業(yè)和大學或研究機構的合作在2005后所占比例有所增長，表明企業(yè)在積極尋求新的技術突破口而進行產學研合作方面的嘗試。

5 國內廢棄塑料循環(huán)利用領域的專利申請的特點

長期發(fā)展緩慢、近年來快速增長，呈現(xiàn)出活躍態(tài)勢。主要以中國國籍籍申請人為主，占比82%，國外在華的申請相對較少，總共僅占有18%，主要集中在美、日、歐和韓國四個國家籍。其中日本在華申請量相對較多，占比7%，歐洲、美國分別占5%和4%，韓國最小，占比1%。中、日、美、歐、韓申請人中，日本的多邊申請量最多，為230項，歐洲和美國分別為196和163項，韓國為29項，中國最少，為19項，這也說明了歐、日、美發(fā)達國家科研實力與專利知識產權保護意識較強，注重專利布局，以期占領世界市場。日本的發(fā)明授權率最高，高達75%，歐洲和美國分別為69%和64%，中國為55%，韓國為51%；日本具有的有效專利數(shù)量在日美歐韓四國中也是最高的，這也體現(xiàn)了日本申請人的原創(chuàng)性較強，專利申請質量較高。各在華專利申請主要以機械回收和化學回收為主，分別占比68%和27%，而能量回收的申請相對較少，僅占5%。

中國籍各省市申請量排名前7位分別是江蘇省、廣東省、浙江省、山東省、上海市、北京市、和安徽省。北京市的重點技術分支是化學回收，其他六省市則重點關注機械回收。浙江省的有效發(fā)明比最高（38.7%），且授權率（高達75%）也最高，而山東省最低，分別為22.1%和47%。廣東省的發(fā)明專利授權率和有效發(fā)明比分別為63%（位居第二）和31.7%（位居第三），江蘇省雖然發(fā)明專利申請量最大，但其發(fā)明專利申請授權率和有效發(fā)明比都偏低，分別僅有49%和22%，遠低于浙江省和廣東省，在前七省市中處于倒數(shù)第二，說明江蘇省在該領域內的技術積累不夠，創(chuàng)新主體能力還有待加強。上海市和廣東省的實用新型專利申請與發(fā)明專利申請比值較低，分別為26.8%和37.4%，說明上海市和廣東省在開發(fā)新技術上做出了較大的努力，而山東省相應的比值最高（74.8%）顯示了其科研實力還有待加強。上海市的實用新型專利申請占有率最低（26.8%），但其在實用新型專利權維護方面是最重視的，有效實用新型比例達到了83.3%。

在廢棄塑料循環(huán)利用領域，專利申請人總體上以企業(yè)申請為主，占比53%，個人申請次之，占有27%。在前七省市中，江蘇省和廣東省的企業(yè)申請較多，浙江省和山東省的個人申請量較多，尤其是山東省，其個人申請幾乎占到了全省申請量的一半。北京市研究機構申請較多，上海市的大學申請較多。

專利申請量排名靠前的前11位申請人，企業(yè)申請人有9個，占到82%，大學申請人有1個，占比18%，說明在該領域企業(yè)和大學還是具有較大的熱情。主要專利申請人都是重點關注機械回收和化學回收。其中重點關注化學回收的申請人有華南再生資源（中山）有限公司、同濟大學；其他申請人都是重點關注機械回收。而在能量回收方面，只有兩位申請人有申請，且均只有1件。

特別需要關注的是：伊士曼化工公司2006年在中國的專利布局很多，專利申請量為22件，從2007年以后未在中國申請專利，說明其漸漸退出中國市場；而松下在各年份的布局較為平均，年申請量基本在3件左右；奧地利埃瑞瑪再生工程機械設備有限公司于2003-2012年在中國進行專利布局，其中2008和2013年相對較多，分別為5和6件，其他各年基本在2件左右；日立從1999-2002年年申請量基本在4件左右，而從2002之后申請只是零星出現(xiàn)。隨著中國經濟的發(fā)展，國內主要申請人基本從2006年之后申請量較多。

在華國外公司的有效專利占比較多，基本在50%以上，且都是有效發(fā)明，說明其專利質量較高。以伊士曼化工公司為代表，其30件專利申請中還有17件是有效的，說明這些在華公司潛在地對中國企業(yè)造成威脅。而國內公司的有效專利占比較小，其中申請量排名第一位的湖北眾聯(lián)塑業(yè)有限公司32件專利中，有效專利只有2件；而排名第三位的佛山市順德區(qū)漢達精密電子科技有限公司沒有有效專利，說明其不注重專利權維護，同時也在一定程度上說明了其技術創(chuàng)新能力不夠。排名第四位的華南再生資源（中山）有限公司其有效發(fā)明量相對其他幾個公司高些，說明廣東省的企業(yè)還是擁有一定的技術實力。從國內申請人整體上來看，大學申請的申請質量相對公司申請較高，且有效的專利主要是發(fā)明專利，其中浙江大學和四川大學的有效發(fā)明均是10件，而同濟大學的有效發(fā)明也有8件。

5 結語

在化學回收的六個技術分支中，熱裂解（49%）和催化裂解（25%）所占比重較大，二者共占了74%，是實現(xiàn)化學回收的兩種主要回收方法。相比熱裂解而言，催化裂解溫度較低，裂解反應速度快，且能提高裂解產物質量，大大提高了生產效率，是一種更為有效的化學回收方式。通過對催化裂解領域全球專利申請的技術分支-技術功效分析可知，在催化裂解領域，主要是以一段法即直接催化裂解為主，而在兩段法中則是以熱裂解-催化裂解為主，這是由于兩段法中工藝較為復雜，且用到的催化劑量較大，致使生產成本較高，因此大多數(shù)企業(yè)會重點研究一段法。在這三個技術分支中，專利申請涉及的技術功效主要為提高油品質量、提高轉化率、縮短裂解反應時間和減小投資，這也是產業(yè)界最希望達到的目的，因此專利申請相對較多，而其他方面的專利申請較少。從整體上看，在催化裂解領域，對于催化劑方面的研究仍然較少，而催化劑又是催化裂解中很重要的一個因素，作為研究人員，可以考慮從該方面入手展開研究，有效規(guī)避現(xiàn)有專利申請。