国内四大炭黑企业的差异化思路与技术研判

在全球碳中和目标与欧盟碳边境调节机制（CBAM）即将实施的背景下，废轮胎热解回收炭黑（rCB，Recovered Carbon Black, rCB）和以热解油料（TPO，Tire Pyrolysis Oil）部分或全部替代煤焦油等传统化石原料，采用油炉法工艺生产的可持续炭黑（sCB, Sustainable Carbon Black）已成为炭黑行业从“高耗能的化石基”向“循环低碳基”转型的核心赛道。

国内炭黑产能排名前列的四家企业，黑猫炭黑、龙星科技、金能科技和永东化工，基于各自的产业禀赋与技术积淀，近年来在rCB、TPO及sCB领域各自走出了截然不同的技术路线。本文将从前瞻性研发布局、研发成果工程化进展及轮胎应用三个维度进行技术性综述。

1．黑猫炭黑：全链条闭环与“表面复活”深度改性路线

黑猫炭黑作为国内炭黑产能龙头（设计产能超116万吨/年），其rCB布局最具系统性，核心在于对废轮胎热解的初始回收炭黑（char，即热解回收的粗炭黑）进行后处理，解决其“粒径不均、灰分过高及多环芳烃（PAH）残留”等材料学方面的缺陷。

1.1研发端（表面复活技术）：黑猫炭黑摒弃了简单的物理掺混，转向深度化学改性方向。其自主研发的“炭黑表面复活技术”，集成超细研磨（控制一次结构）、磁选除杂（脱除钢丝与无机灰分）、表面活化与化学接枝改性等多项单元操作，旨在重构废轮胎热解回收炭黑的活性位点，提升其与橡胶基体的界面结合力。此外，该公司在青岛研究院布局等离子体工艺与微波裂解工艺，以解决传统热裂解温度场不均导致的rCB微晶结构破坏问题，力图实现粒径分布（PSD）的精准调控。

1.1.1这项技术如何提升产品性能  普通的热解回收炭黑因废轮胎裂解不完全，炭黑表面包裹有机胶质层、夹杂钢丝/纤维灰分，且原有的纳米结构塌陷，补强性能仅为原生炭黑的60%-80%。黑猫的“表面复活”技术是力图通过多道工序实现缺陷修复：

1.1.2超细研磨与磁选除杂：原始裂解炭黑灰分常达15%—22%（含钢丝、玻璃纤维、无机填料残留）。通过物理超细研磨+高梯度磁选，剥离并去除硬质无机杂质，灰分可降至5%以下，有效提高补强组分的含量，避免灰分在橡胶基质中形成应力集中点，显著提升胶料的拉伸强度与疲劳寿命。

1.1.3表面活化与脱附：低温裂解的炭黑表面常被高分子残炭和有机大分子包裹，堵塞微孔并掩盖官能团的活性。采用惰性气氛下高温热处理或等离子体处理，使表面有机大分子快速分解脱附，露出原本的碳晶格与微孔结构，恢复其DBP吸油值（结构度）与比表面积，让炭黑重新具备形成填料网络的“骨架能力”。

1.1.4化学改性与官能化接枝：原生的rCB表面惰性强，与橡胶相容性差。通过表面氧化或偶联剂改性，在炭黑表面定向引入-OH、-COOH等含氧官能团，相当于在炭黑和橡胶之间架起“分子桥”，增强填料-橡胶界面相互作用，提升结合胶含量，从而降低动态形变下的能量损耗（Payne效应减弱），改善滞后性能和生热。

1.1.5精密造粒与结构重整：热解回收炭黑的粒径分布通常较宽（D97偏大）。通过后处理造粒与分级，使其聚集体尺寸分布趋于合理，使rCB在混炼时能像传统的N300/N600系列炭黑一样易于分散在胶料中，避免团聚导致的性能短板。

以“未处理rCB与经表面复活后的rCB在轮胎内衬层替代N660”为例：未经处理的rCB灰分约18%，含微量钢丝屑，直接掺入橡胶会导致气密层针孔率高、耐屈挠性差；经过磁选+超细研磨后，灰分降至5%以下，内衬层气密性（透气率）恢复至N660胶料水平的90%以上。炭黑的结构度方面，普通rCB的DBP吸收值可能仅为65 mL/100g（N660约90—102 mL/100g），表面活化处理后回升至85—95 mL/100g区间，橡胶复合材料的300%定伸应力可从6-7 MPa提升至13-14 MPa，接近N660水平。原生的rCB经表面官能化改性后，胶料的60℃ tanδ（这是与滚动阻力相关的指标）可降低10%-15%，实现“低碳+低滚阻”双重收益。

1.2生产端（全链条零排放闭环）：以济宁黑猫为支点，公司已搭建“废轮胎破碎—低温连续热裂解—碳基原料综合利用”闭环。2026年7月该公司公告的济宁黑猫原料综合利用改造项目（投资约4995.52万元，处理规模5万吨/年）及此前验收的年处理2.5万吨废轮胎胶粒项目（产出rCB 1万吨/年），将裂解副产的裂解油（TPO）、可燃气全部回流至炭黑反应炉作为燃料与原料，力图生产端实现近于零排放的资源内循环。

1.3应用端：改性后的rCB定位为低碳环保型半补强炭材料，技术指标对标N326、N330、N660，目前已在轮胎内衬层、胎侧及工业橡胶制品中开展替代验证，并配套开发低滞后炭黑以协同降低滚动阻力（据称，可使胶料的滚动阻力直降15%以上）。

2．龙星科技：现有装置技改与“热解油-炉法”协同耦合路线

龙星科技（产能约64.5万吨/年）的策略更为务实，侧重在现有油炉法炭黑装置上通过原料替代实现低碳转型，避免重资新建独立的rCB后处理/深加工设备。该公司采用的是"废轮胎热解油→油炉法"工艺路线：废轮胎先经500-700℃无氧热裂解，副产热解油料（TPO）、热解气、钢丝和粗炭黑；其中TPO作为液体原料输送到炭黑反应炉，替代煤焦油/乙烯焦油等油料，生产出可持续炭黑（sCB）。其产品在粒径、结构度、纯度以及其他理化性能上完全等同于传统的ASTM炭黑，更容易通过米其林、普利司通以及倍耐力等轮胎巨头联合制定的评价体系，从而进入乘用车胎和商用车胎的主流胶料配方。

2.1研发端（热解油制炭黑工艺）：该公司2025年研发投入约2.625亿元，重点攻克“轮胎热解油（TPO）制备SC系列炭黑技术”；该研发课题已完成结项。与黑猫处理固体rCB的路线不同，龙星科技更加关注液态TPO与煤焦油的配伍性与燃烧动力学差异，通过优化反应炉喷嘴设计与高温区停留时间，解决TPO杂原子（S、Cl）含量高导致的烟气腐蚀与产品色泽问题。该公司已获ISCC PLUS认证，具备质量平衡法（Mass Balance）核算基础。

2.2生产端（上游热解+现有线技改）：2026年1月获批的沙河基地新型可回收炭黑项目（投资2500万元，建设期6个月）是典型代表：新建1万吨/年废轮胎破碎与热裂解线，产出热解油（TPO）与粗炭黑，直接对接现有10#炭黑生产线进行原料配比调整——用TPO替代部分煤焦油，粗rCB替代部分原生产能。这种“裂解前端+炉法后端”的耦合，利用了现有万吨级炭黑炉的稳定高温环境（1400℃+）对粗rCB进行二次灼烧与结构重整。

2.3应用端：该公司规划，把这种炭黑先在静态橡胶制品、输送带及轮胎非动态部件（如内衬层）中验证掺混比例，依托现有米其林、固特异等客户认证体系逐步渗透。近期，该公司的sCB已通过欧洲某知名大型轮胎生产商的认证并实现批量供货，首期订单规模近万吨；同时，该公司与多家欧洲其他轮胎企业就可持续绿色炭黑开发达成合作计划，标志着这家国内知名炭黑企业在"废轮胎-裂解油料-炭黑-新轮胎"闭环回路上完成从研发到国际商用订单的关键一跃。

3．永东化工：煤焦油深加工基石上的“混合掺入”温和改良路线

永东化工（炭黑产能约45万吨/年，煤焦油加工110万吨/年）依托“煤焦油-炭黑-尾气发电”一体化闭环，选择了低风险、低改造成本的渐进式路径。

3.1研发端（TPO与炭黑油共混专利）：2026年5月公开的发明专利《一种利用再生资源制备炭黑的方法及其应用》（CN122103930A）明确了其技术核心：将轮胎裂解油（TPO）与传统炭黑油按特定比例混合预热，送入现有炭黑反应炉进行高温裂解、急冷、收集与造粒。关键点在于非100%替代，而是混合掺入（如TPO占比逐步从10%提至30%），利用煤焦油的高芳香度弥补TPO结构度不足的缺陷，规避纯TPO产炭黑着色强度低的问题。

3.2生产端（无新建裂解线，依赖外购或中试TPO）：目前未像黑猫炭黑和龙星科技那样大规模自建废轮胎裂解生成线，而是依托现有炭黑油调配系统进行原料端技改。其优势在于无需重建反应炉，仅在储罐与预热段做适配，资本开支极低，但上游裂解油的稳定供应与质量控制是其工业化放大的前提。

3.3应用端：处于中试数据与专利保护阶段，尚未规模化量产rCB产品，但凭借普利司通、韩泰等长期合作的轮胎客户，具备快速导入供应链认证的潜力。

4．金能科技：循环经济降碳模式下的“潜在观望”状态

金能科技（青岛工厂+齐河基地，炭黑设计产能72万吨/年）在公开信息与工程项目中，暂未披露专门的废轮胎裂解炭黑产线或裂解油项目，其“绿色”属性更多源于能源循环而非原料回收或再生。

4.1技术与生产现状：青岛基地48万吨/年绿色炭黑循环利用项目隶属于“丙烷脱氢（PDH）-炭黑-尾气产汽-PDH”闭环模式，利用PDH副产氢气与尾气作为清洁燃料与还原剂，降低炭黑生产的范围1（Scope 1）与范围2（Scope 2）的排放，属于过程降碳而非原料循环（rCB）。该公司采用鲁姆斯（Lummus）工艺与非夹套反应炉，聚焦高端原生炭黑与导电炭黑的能效提升，未涉足废轮胎热裂解或表面复活技术研发布局。

4.2定位判断：金能科技具备裂解油协同掺配的工艺兼容性（现有炉法装置可接纳部分液体替代原料），在循环经济政策加码下存在切入rCB的潜在可能，但截至2026年中，无明确的rCB或sCB专项规划与产线时间表。目前，该公司仍归类于“原生绿色炭黑”阵营，而非“废轮胎热解回收利用”领域的参与者。

5）技术挑战与产业共识：rCB 与sCB产业化的破局之路

透过黑猫炭黑、龙星科技、永东化工及金能科技四家代表性企业的战略布局与技术路线差异（参见附表1），可以清晰地看出，废轮胎回收炭黑（rCB）和TPO+炉法工艺生产的可持续炭黑（sCB）在迈向大规模产业化的进程中，依然面临着由技术成熟度、经济性及标准认证构筑的三重壁垒。这些痛点既是行业共性难题，也是决定企业是否能够突围的关键。

附表1  四家企业rCB技术路线横向对比与技术研判

5.1 rCB产业亟待攻克的三大核心技术瓶颈

5.1.1无机灰分与金属残留控制：纯度与成本的博弈

废轮胎在服役周期中会引入钢丝帘线磨损碎屑及多种硫化助剂，导致热解产物 rCB 的无机灰分普遍高达15%—22%，远超原生油炉法炭黑（通常 <0.5%）的纯净度标准。过高的灰分不仅降低有效碳含量，还会加速橡胶加工设备的磨损。

企业对策：黑猫炭黑引入了多级强磁选联合酸洗提纯工艺，龙星科技则探索二次高温灼烧脱灰技术。尽管这些措施能将灰分降至可用水平，但配套环保处理设施与能耗的增加，使得 rCB 的边际生产成本显著抬升，削弱了其对标原生炭黑的价格优势。

5.1.2. 微观结构不均与补强性能缺失：从“形似”到“神至”

常规中低温裂解工艺往往导致 rCB的石墨化程度不足、孔隙结构坍塌，比表面积值大幅下降（从原生CB的70–80 m²/g 降到 rCB 的 10–40 m²/g），同时孔径分布变窄（微孔没极少，只剩中大孔）。若未经处理直接应用，胶料的定伸应力与耐磨性将大打折扣，因此目前多数 rCB 仅能作为廉价填充剂混入非动态橡胶部件（如垫带、内衬层等）。

破局路径：必须通过气相表面氧化活化或送入专用反应炉进行结构重整（Reactor Upgrading），重构其聚集体形态，恢复其作为补强填料的核心性能，否则 rCB 将永远被挡在高附加值的轮胎胎面、输送带等高动态疲劳部件门外。

5.1.3. 溯源体系与可持续认证壁垒：国际市场的“入场券”

随着欧盟等地对产品全生命周期碳足迹（PCF）监管的收紧，ISCC PLUS等基于质量平衡（Mass Balance）原则的可持续认证成为进入国际轮胎供应链的硬性门槛。该认证要求从废轮胎回收网点开始，建立不可篡改的原料溯源数据链。

行业现状：永东股份采取 rCB 与原生炭黑混合掺用的保守策略，反映出对认证后“溢价无法覆盖合规成本”的考量；而金能科技目前的观望态度，则折射出企业在数字化追溯体系搭建、第三方核证方面的资源掣肘与战略谨慎。

5.2 sCB 产业亟待攻克的三大核心技术瓶颈

5.2.1. TPO 原料的均质化精制与杂质定向脱除：从“劣质油”到“合格炭黑油”

废轮胎热解油（TPO）并非天然合格的炭黑原料油，其先天缺陷决定了后续所有工序的难度。在不同的轮胎来源与热解工艺下，TPO 的芳烃/链烃/胶质/沥青质比例大幅漂移，重质组分（沸点 370–505℃）占比常超 40%；同时硫、氮、氯及锌/铁/钙等灰分前驱体含量偏高，直接进炉将导致喷油雾化不良、火焰不稳、炉管结焦，最终成品灰分超标——高端胎用 sCB 要求灰分低于 0.05%。

TPO油料的先天缺陷——BMCI仅90左右、芳烃含量偏低、重质馏分占比常超40%、硫与金属前驱体偏高——使得采用100% TPO时，面临炭黑收率显著低于传统的化石油料20–30个百分点（据悉，收率数据约为 35–45%）。另外的技术难点是，在万吨级装置连续生产中，保持每批次sCB的STSA、OAN与原生N326/N330 的偏差稳定控制在 ±3% 以内。

企业对策：永东化工探索了TPO与煤焦油/乙烯焦油的10–90% 复配路线，试图在成本与品质之间找到平衡点。然而，低成本集成式脱水–脱硫–脱氮–分馏–加氢/催化轻化工艺尚未成熟，催化剂积碳失活、加氢成本高昂、连续化稳态精制仍是行业共性难题。

5.2.2. 重建反应炉热力学/动力学模型：从“换油”到“重构反应参数”

传统油炉法依赖煤焦油/乙烯焦油的高芳烃、低杂质特性来实现稳定的粒径–结构–表面积组合。TPO替代后，其重质芳烃缩合倾向更强，极易生成过度石墨化、结焦及粒径分布变宽等问题；硫/灰分前驱体在1700–2000℃ 瞬时裂解场中的分配行为也发生改变，直接影响聚集体形态、表面官能团与补强性能。

破局路径：必须开发TPO适配型喷嘴，并重新建模反应炉的热力学/动力学参数，实现实时粒径与结构的闭环控制。只有在100% TPO 替代条件下仍能稳定产出对标ASTM级别的产品（如欧励隆 ECORAX® Circular 等价于 N326/N330），sCB 才能真正具备替代原生炉黑的资格。这是 sCB 区别于 rCB 的核心技术命门。

5.2.3. 产品纯净度、补强等效性与碳足迹可追溯闭环：国际供应链的“通行证”

即便炭黑的基本性能（粒径–结构–表面积）达标，依然面临三重考验：残留硫/灰分/多环芳烃是否满足终端轮胎认证要求（灰分<0.05%、PAHs合规、拉伸强度/耐磨性能/滚动阻力等效）；批次间 CTAB/BET/DBP/着色力是否稳定，能否通过米其林、普利司通、倍耐力等轮胎企业的联合评价体系；以及 ISCC PLUS 质量平衡认证与欧盟 CBAM 碳足迹核算所需的从废胎→TPO→sCB→新胎的全流程的闭环审计。

行业现状：永东化工采取复配掺用的折中策略，反映出对认证后“溢价难以覆盖合规成本”的现实顾虑；而多数中小企业尚处于数字化追溯体系搭建的前期阶段，第三方核证资源严重不足。sCB 要真正进入国际轮胎供应链，必须同步构建全流程的质量平衡数字化追溯系统，在不改动胶料配方的前提下完成轮胎企业1–3 年的认证周期。

6. 结语：决胜未来的核心标尺

总体而言，rCB 的产业角色正在发生根本性位移——从早期的“降成本型低端填充料”向“高性能结构补强材料”跃迁。行业的终极技术决胜点已经明确：谁能够通过连续稳定的工艺控制，将 rCB 的关键物性指标（尤其是 DBP 吸收值、氮吸附比表面积及拉伸强度稳定性）收敛至原生 N300 系列炭黑 ±5% 的误差带内，并同步完成 ISCC 等绿色认证，谁就能真正掌握废轮胎热化学转化价值链的话语权。这不仅是一场材料学的攻坚战，更是中国橡胶循环利用产业迈向低碳高端制造的必经之路。

与此同时，sCB所代表的则是另一条截然不同但同样关键的竞争主线——从“废料替代”走向“原生等价”。与rCB 依赖于热解炭渣的深度后处理不同，sCB的核心路径是将废轮胎热解油（TPO）经精制后直接引入传统炉法炭黑反应炉，在 1400–1800 ℃ 的高温热裂解环境中“重新生成”与化石基炭黑在分子结构与聚集体形态上完全一致的炭黑产品。这意味着 sCB 在补强性能、加工行为与批次稳定性上，应具备向原生N300/N200 系列看齐的潜力，无需像 rCB 那样在“门尼偏高、300% 定伸偏低”的异常曲线上反复修补。

谁能通过炉温曲线重构、雾化参数优化与分级进料策略，在不牺牲可持续替代比例的前提下将收率与经济性拉回到可商业化可行的区间，谁就拿到了 sCB 赛道的第一张入场券。因此，sCB与rCB并非替代关系，而是废轮胎热化学转化价值链上两条互为犄角的增值路径：rCB啃的是“炭渣深加工与表面激活”的硬骨头，而sCB 攻的是“低产油炉法高效转化”的系统工程。两者共同的终点只有一个——让轮胎制造商不再需要在“可持续”与“高性能”之间做选择题。谁能在 rCB 的后处理稳定性与 sCB 的炉法收率经济性上同时取得突破，谁就将真正主导下一轮全球绿色炭黑产业的格局重塑。