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炭黑反應(yīng)爐是炭黑生產(chǎn)的核心設(shè)備，產(chǎn)品的品種、質(zhì)量、原料油的處理量和炭黑的回收率等均與反應(yīng)爐的爐型、結(jié)構(gòu)、尺寸及氣流的狀況和流速等密切相關(guān)。

1．炭黑反應(yīng)爐的一般結(jié)構(gòu)
早先的炭黑反應(yīng)爐是一個內(nèi)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(nèi)完成。后來，人們認(rèn)識到將燃燒和裂解分開可以提高炭黑質(zhì)量和回收率，就出現(xiàn)了雙室爐�，F(xiàn)在的炭黑生產(chǎn)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(yīng)段、急冷段、停留段等組成。在燃燒段，燃料完全燃燒，以產(chǎn)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(jié)構(gòu)；混合段的結(jié)構(gòu)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�？諝庵械难醢l(fā)生反應(yīng)，進(jìn)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(yīng)混合物被急冷水冷卻，中止反應(yīng)；然后進(jìn)入停留段，再從反應(yīng)爐中排出。
2．炭黑反應(yīng)爐用耐火材料
在炭黑反應(yīng)爐內(nèi)，不同的位置對爐襯的要求也不相同。反應(yīng)爐的內(nèi)層因直接接觸火焰，爐襯應(yīng)采用具有耐熱性和氣密性的耐火材料；次內(nèi)層應(yīng)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(nèi)的氣氛，在燃燒段，爐內(nèi)氣氛為氧化氣氛；在反應(yīng)段，爐內(nèi)氣氛則為還原氣氛。
燃燒段是反應(yīng)爐溫度高的部位，溫度可達(dá)1900℃，甚至超過2000℃，其內(nèi)層選材要著重考慮耐氧化性的高溫性能�；旌隙魏头磻�(yīng)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(wěn)定性和在高溫下對還原氣氛的抵抗力�？傊�，炭黑反應(yīng)爐各部位選用的耐火材料要有良好的熱穩(wěn)定性，即良好的耐急冷急熱性能。
炭黑反應(yīng)爐爐襯的選材，一般內(nèi)層爐襯直接接觸高溫氣流，采用鉻質(zhì)剛玉作澆注料，它比剛玉制品具有更優(yōu)的高溫力學(xué)性能和抗渣蝕性能，外層用一層輕質(zhì)隔熱耐火澆注料。
反應(yīng)爐中易損壞的部位是混合段和反應(yīng)段，這兩部分的工作條件非常苛刻，其內(nèi)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(wěn)定性指標(biāo)外，其他指標(biāo)均優(yōu)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(zhì)隔熱的耐火澆注料。
3．炭黑爐的混合段
反應(yīng)爐的混合段又稱喉管段，它是炭黑反應(yīng)爐的核心，出口和進(jìn)口不是圓錐形就是階梯形，其幾何結(jié)構(gòu)對生產(chǎn)炭黑的性質(zhì)有直接的影響，徑向截面決定了炭黑反應(yīng)爐的生產(chǎn)能力。它的主要作用就是既要保質(zhì)保量地噴入原料油，又要佳利用燃燒段燃燒產(chǎn)物的熱能和動能，對噴入的燃料油進(jìn)行有效的分散，使原料油完全霧化和氣化。
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