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(jìn)行檢索，并對檢索結(jié)果進(jìn)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(shù)的研發(fā)概況，旨在為該領(lǐng)域研究人員提供借鑒和參考。

[關(guān)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(xiàn)標(biāo)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(zhì)油發(fā)生裂化反應(yīng)，轉(zhuǎn)變?yōu)榱鸦瘹?、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(shí)現(xiàn)原油深度加工，提高輕質(zhì)油收率、品質(zhì)和經(jīng)濟(jì)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(shù)領(lǐng)域進(jìn)行專利情報分析，旨在為我國在該領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)提供事實(shí)依據(jù)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(chǎn)權(quán)工具，其數(shù)據(jù)源包括：90多個國家和地區(qū)的專利；8 000多萬件全球?qū)＠麛?shù)據(jù)；鄧白氏（D&B）商業(yè)數(shù)據(jù)；美國專利訴訟；美國商標(biāo)數(shù)據(jù)。

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

2016年12月24日，選用催化裂化及其家族技術(shù)作為關(guān)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(xué)或物理方法，例如：催化作用、膠體化學(xué)；其有關(guān)設(shè)備（特殊用途的方法或設(shè)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(jié)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(qū)，由1 794個專利權(quán)人構(gòu)成，基于檢索結(jié)果展開專利情報分析。

2 全球催化裂化技術(shù)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(biāo)領(lǐng)域的發(fā)展動態(tài)，將29 924件催化裂化專利按照公開年（Publication Year）統(tǒng)計，得到圖1。

由圖1可知，催化裂化專利在1997年以前專利數(shù)量相對較少（柱狀圖上未顯示），1997年以后，隨著能源緊張、輕質(zhì)油品需求量增加，催化裂化技術(shù)出現(xiàn)飛躍，專利數(shù)量持續(xù)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(jīng)過幾十年的發(fā)展，技術(shù)已經(jīng)成熟，但從圖1看出，自2012年起專利數(shù)量重新步入新的快速增長期，主要原因是隨著環(huán)境污染問題的日益嚴(yán)重，油品清潔化受到各國政府的重視，相關(guān)技術(shù)受到各大油企的高度關(guān)注，環(huán)保法規(guī)成為推動FCC（流化催化裂化）技術(shù)發(fā)展的主要動力。

2.2 專利申請國家和地區(qū)分析

將檢索結(jié)果根據(jù)其申請人所在國家或地區(qū)（Source Jurisdiction）進(jìn)行統(tǒng)計，得到催化裂化專利的區(qū)域分布狀況，見圖2。

由圖2可知，29 924件催化裂化專利技術(shù)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(lǐng)域的專利申請量之和占申請總量的54%，是該領(lǐng)域的申請大國。中國在催化裂化領(lǐng)域申請專利數(shù)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(quán)人分析

2.3.1 專利權(quán)人分布情況

圖3為催化裂化領(lǐng)域排名前20的專利權(quán)人分布圖，排名前10的專利權(quán)人參見表1。由圖3和表1可知，排名前兩位的?？松梨诤椭惺塾嬚急?0.4%，是該領(lǐng)域主要的專利權(quán)人。

2.3.2 專利權(quán)人實(shí)力分析

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

由圖4可知，Exxon Mobil Comporation（?？松梨诠荆馀葑畲笄易羁坑遥f明其專利數(shù)量最多且專利技術(shù)最強(qiáng)，但其縱坐標(biāo)居中，說明其綜合實(shí)力并不是特別強(qiáng)大；China Petroleum & Chemical Corp.（中石化）氣泡最靠上（縱坐標(biāo)最大），說明其綜合實(shí)力最強(qiáng)，同時又位于?？松梨谧髠?cè)，說明在該領(lǐng)域其專利技術(shù)實(shí)力遜于埃克森美孚；China National Petroleum Corporation（中石油）氣泡小且縱坐標(biāo)大而橫坐標(biāo)小，說明專利數(shù)量少、綜合實(shí)力強(qiáng)但專利技術(shù)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(shí)力殼牌>雪佛龍>霍尼韋爾，在專利技術(shù)實(shí)力方面霍尼韋爾在三者當(dāng)中略強(qiáng)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(biāo)與縱坐標(biāo)均不大，說明綜合實(shí)力與專利技術(shù)均不夠強(qiáng)大。綜合來看，?？松梨谂c中石化是該技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)。

為研究近年來專利權(quán)人的競爭態(tài)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?；?0 014件專利得到2011年以來專利權(quán)人競爭氣泡圖，見圖5。

由圖5可知，近五年來，專利權(quán)人的競爭態(tài)勢已經(jīng)發(fā)生了很大變化，中石化在各個方面，無論是專利數(shù)量、專利技術(shù)實(shí)力還是綜合實(shí)力，已經(jīng)在世界范圍內(nèi)遙遙領(lǐng)先、一枝獨(dú)大，成功完成了從“跟跑”到“領(lǐng)跑”的華麗轉(zhuǎn)身。同時，中石油也加快了在該領(lǐng)域的研發(fā)步伐，專利數(shù)量躍升第五的位置，同時專利技術(shù)的實(shí)力也有了相對的提升。另外，值得關(guān)注的是，霍尼韋爾在該領(lǐng)域的專利數(shù)量以及專利技術(shù)實(shí)力躍居第二的位置，說明其近幾年在該領(lǐng)域的研發(fā)有了長足的進(jìn)步。

2.4 技術(shù)領(lǐng)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(xiàn)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(xiàn)的組織、管理和檢索，做出了巨大的貢獻(xiàn)。對專利進(jìn)行基于IPC的統(tǒng)計分析，可以得知專利涉及的主要技術(shù)領(lǐng)域。

由圖6（催化裂化專利IPC分布圖）可知，專利數(shù)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(jìn)行的一般化學(xué)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(dú)到之處就在于強(qiáng)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(qiáng)度這一指標(biāo)進(jìn)行。

專利強(qiáng)度（Patent Strength）是Innography獨(dú)創(chuàng)的專利評價新指標(biāo)，其理論思想源自美國加州大學(xué)伯克利分校、喬治梅森大學(xué)、斯坦福大學(xué)和得克薩斯州大學(xué)的研究。研究表明，專利價值是可以通過客觀指標(biāo)進(jìn)行度量的，這些指標(biāo)包括專利訴訟、專利引用和被引用數(shù)量、同族專利的數(shù)量、專利權(quán)利要求數(shù)量、專利原創(chuàng)性和普遍性原則等，通過這些指標(biāo)能夠幫助判斷和評價專利的價值。Innography在此研究的基礎(chǔ)上建立數(shù)學(xué)模型，用專利強(qiáng)度來表征專利價值，幫助用戶迅速地從海量的專利數(shù)據(jù)中篩選出高價值的核心專利，進(jìn)而挖掘出該技術(shù)領(lǐng)域的研發(fā)重點(diǎn)。

對上述29 924件專利進(jìn)行專利強(qiáng)度分析，分布狀況見由表2。由表2可知，強(qiáng)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(qiáng)度在30%～80%的重要專利8 019件，占比26.80%；強(qiáng)度在80%～100%的核心專利714件，占比2.38%。三類專利在數(shù)量上呈金字塔型分布。分析結(jié)果顯示，雖然該領(lǐng)域?qū)＠麛?shù)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(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)已經(jīng)進(jìn)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(nèi)容具有較高的相似度，而不同簇中的文本內(nèi)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(lǐng)域有相當(dāng)長的研究歷史，近年來在文本數(shù)據(jù)上的聚類分析研究和應(yīng)用越來越受到關(guān)注。專利聚類分析用于提煉專利技術(shù)點(diǎn)。

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(lǐng)域。每個領(lǐng)域的核心專利數(shù)量以及涉及的子領(lǐng)域參見表3。

由表3研究發(fā)現(xiàn)，降低硫含量是核心專利涉及最多的細(xì)分領(lǐng)域，又一次印證了油品清潔化已成為重中之重，日益嚴(yán)苛的排放法規(guī)以及硫含量標(biāo)準(zhǔn)成為推動FCC技術(shù)發(fā)展的主要動力。

2.5.2 核心專利的專利權(quán)人分析

在某技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)，擁有核心專利的數(shù)量是專利權(quán)人在該領(lǐng)域的專利技術(shù)實(shí)力和影響力的重要表征指標(biāo)之一。圖8為催化裂化核心專利的專利權(quán)人分布圖，圖9為該領(lǐng)域核心專利的專利權(quán)人氣泡圖。

由圖8可知，在專利強(qiáng)度大于80%的核心專利中，專利數(shù)量排名前5的專利權(quán)人分別為：China Petroleum & Chemical Corp.（中石化，22.8%，128件）、Exxon Mobil Comporation（?？松梨冢?8.3%，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(shù)量、綜合實(shí)力及專利技術(shù)實(shí)力等方面均處于世界領(lǐng)先地位。

3 結(jié) 語

（1）隨著環(huán)境驅(qū)動下燃油排放標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格以及燃料需求的不斷增長，催化裂化相關(guān)的工藝改進(jìn)和催化劑性能升級方面的研發(fā)將會在相當(dāng)長的時間內(nèi)持續(xù)受到各國的持續(xù)關(guān)注?；谖覈唾Y源的特點(diǎn)和FCC在二次加工能力中占絕對比重的現(xiàn)狀，未來FCC仍然是我國重油輕質(zhì)化和生產(chǎn)汽油的主要加工技術(shù)。

（2）基于Innography對催化裂化技術(shù)領(lǐng)域的專利進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，該領(lǐng)域?qū)＠麛?shù)量持續(xù)震蕩上升，中美是該領(lǐng)域的申請大國，?？松梨谂c中石化是該領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)；在核心專利方面，中石化處于世界領(lǐng)先地位；近五年來，中石化在該領(lǐng)域的各個方面均遙遙領(lǐng)先，霍尼韋爾成為專利技術(shù)實(shí)力僅次于中石化的企業(yè)。

（3）總體來看，該領(lǐng)域?qū)＠饕性跓N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(jìn)行的一般化學(xué)或物理的方法等細(xì)分領(lǐng)域；該領(lǐng)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(qiáng)國轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵時期，F(xiàn)CC的研發(fā)必須緊跟國際發(fā)展趨勢，借鑒吸納國外著名石油石化公司的先進(jìn)經(jīng)驗，一方面在工藝以及催化劑的研發(fā)等方面加快自主創(chuàng)新的步伐，擁有更多過硬的自主核心技術(shù)；另一方面應(yīng)基于專利分析工具（Innography、TI、Patsnap等）以及非專利文獻(xiàn)（期刊論文、會議論文等）對霍尼韋爾UOP、IFP、?？松梨?、巴斯夫、格雷斯、BP、殼牌等公司的專利（尤其是核心專利）進(jìn)行持續(xù)跟蹤以及深入細(xì)致的研究與借鑒，以進(jìn)一步提升我國在該領(lǐng)域的研發(fā)實(shí)力與國際競爭力。

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