炭黑反應爐是炭黑生產的核心設備，產品的品種、質量、原料油的處理量和炭黑的回收率等均與反應爐的爐型、結構、尺寸及氣流的狀況和流速等密切相關。

1．炭黑反應爐的一般結構
早先的炭黑反應爐是一個內襯耐火磚的鋼制圓筒形的單室爐，燃燒和生成炭黑均在此爐內完成。后來，人們認識到將燃燒和裂解分開可以提高炭黑質量和回收率，就出現了雙室爐。現在的炭黑生產采用的是新工藝多段爐。
新工藝多段爐一般由燃燒段、混合(喉管)段、反應段、急冷段、停留段等組成。在燃燒段，燃料完全燃燒，以產生原料油裂解所需要的能量。因此，燃燒段需要高效的燃燒器和能保證燃料充分燃燒的爐型結構；混合段的結構要保證高溫氣體與原料油的充分混合；在混合段，小部分原料油與過剩空氣中的氧發生反應，進行燃燒，但主要原料油在這里被裂解成炭黑隨氣體排出；在急冷段，噴入急冷水，使反應混合物被急冷水冷卻，中止反應；然后進入停留段，再從反應爐中排出。
2．炭黑反應爐用耐火材料
在炭黑反應爐內，不同的位置對爐襯的要求也不相同。反應爐的內層因直接接觸火焰，爐襯應采用具有耐熱性和氣密性的耐火材料；次內層應采用有較高熱阻力的耐火材料；外層則用絕熱材料以減少熱損失。另外還要注意爐內的氣氛，在燃燒段，爐內氣氛為氧化氣氛；在反應段，爐內氣氛則為還原氣氛。
燃燒段是反應爐溫度高的部位，溫度可達1900℃，甚至超過2000℃，其內層選材要著重考慮耐氧化性的高溫性能。混合段和反應段，不僅要考慮前部的氧化氣氛，還要考慮后部的還原氣氛，并要能耐受高速氣流的沖刷。急冷段要充分考慮耐火材料自身的熱穩定性和在高溫下對還原氣氛的抵抗力。總之，炭黑反應爐各部位選用的耐火材料要有良好的熱穩定性，即良好的耐急冷急熱性能。
炭黑反應爐爐襯的選材，一般內層爐襯直接接觸高溫氣流，采用鉻質剛玉作澆注料，它比剛玉制品具有更優的高溫力學性能和抗渣蝕性能，外層用一層輕質隔熱耐火澆注料。
反應爐中易損壞的部位是混合段和反應段，這兩部分的工作條件非常苛刻，其內襯可選用高純剛玉磚。高純剛玉磚純度高，成型壓力大，燒成溫度高，除熱震穩定性指標外，其他指標均優于澆注料。外層選用氧化鋁空心球澆注料。急冷段可選用厚度較薄的剛玉磚砌體，外層選用輕質隔熱的耐火澆注料。
3．炭黑爐的混合段
反應爐的混合段又稱喉管段，它是炭黑反應爐的核心，出口和進口不是圓錐形就是階梯形，其幾何結構對生產炭黑的性質有直接的影響，徑向截面決定了炭黑反應爐的生產能力。它的主要作用就是既要保質保量地噴入原料油，又要佳利用燃燒段燃燒產物的熱能和動能，對噴入的燃料油進行有效的分散，使原料油完全霧化和氣化。
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