炭黑反应炉是炭黑生产的核心设备，产品的品种、质量、原料油的处理量和炭黑的回收率等均与反应炉的炉型、结构、尺寸及气流的状况和流速等密切相关。
1．炭黑反应炉的一般结构
早先的炭黑反应炉是一个内衬耐火砖的钢制圆筒形的单室炉，燃烧和生成炭黑均在此炉内完成。后来，人们认识到将燃烧和裂解分开可以提高炭黑质量和回收率，就出现了双室炉。现在的炭黑生产采用的是新工艺多段炉。
新工艺多段炉一般由燃烧段、混合(喉管)段、反应段、急冷段、停留段等组成。在燃烧段，燃料完全燃烧，以产生原料油裂解所需要的能量。因此，燃烧段需要高效的燃烧器和能保证燃料充分燃烧的炉型结构；混合段的结构要保证高温气体与原料油的充分混合；在混合段，小部分原料油与过剩空气中的氧发生反应，进行燃烧，但主要原料油在这里被裂解成炭黑随气体排出；在急冷段，喷入急冷水，使反应混合物被急冷水冷却，中止反应；然后进入停留段，再从反应炉中排出。
2．炭黑反应炉用耐火材料
在炭黑反应炉内，不同的位置对炉衬的要求也不相同。反应炉的最内层因直接接触火焰，炉衬应采用具有耐热性和气密性的耐火材料；次内层应采用有较高热阻力的耐火材料；外层则用绝热材料以减少热损失。另外还要注意炉内的气氛，在燃烧段，炉内气氛为氧化气氛；在反应段，炉内气氛则为还原气氛。
燃烧段是反应炉温度最高的部位，温度可达1900℃，甚至超过2000℃，其内层选材要着重考虑耐氧化性的高温性能。混合段和反应段，不仅要考虑前部的氧化气氛，还要考虑后部的还原气氛，并要能耐受高速气流的冲刷。急冷段要充分考虑耐火材料自身的热稳定性和在高温下对还原气氛的抵抗力。总之，炭黑反应炉各部位选用的耐火材料要有良好的热稳定性，即良好的耐急冷急热性能。
炭黑反应炉炉衬的选材，一般最内层炉衬直接接触高温气流，采用铬质刚玉作浇注料，它比刚玉制品具有更优的高温力学性能和抗渣蚀性能，外层用一层轻质隔热耐火浇注料。
反应炉中最易损坏的部位是混合段和反应段，这两部分的工作条件非常苛刻，其内衬可选用高纯刚玉砖。高纯刚玉砖纯度高，成型压力大，烧成温度高，除热震稳定性指标外，其他指标均优于浇注料。外层选用氧化铝空心球浇注料。急冷段可选用厚度较薄的刚玉砖砌体，外层选用轻质隔热的耐火浇注料。
3．炭黑炉的混合段
反应炉的混合段又称喉管段，它是炭黑反应炉的核心，出口和进口不是圆锥形就是阶梯形，其几何结构对生产炭黑的性质有直接的影响，径向截面决定了炭黑反应炉的生产能力。它的主要作用就是既要保质保量地喷入原料油，又要最佳利用燃烧段燃烧产物的热能和动能，对喷入的燃料油进行有效的分散，使原料油完全雾化和气化。
