早期使用的反應(yīng)爐結(jié)構(gòu)比較簡單，通常是鋼制外殼內(nèi)襯耐火材料的圓筒形結(jié)構(gòu)。通過反應(yīng)爐上游端的噴燃器，進(jìn)人空氣和噴入原料油，在反應(yīng)爐中，一部分原料油和空氣燃燒產(chǎn)生熱能，使另部分原料油裂解生成炭黑。這種爐型原料油的霧化狀況和熱能利用不夠好，工藝調(diào)節(jié)手段較少，因此能夠生產(chǎn)的品種較少，原料油的消耗較高。
從20世紀(jì)70年代開始，開發(fā)和應(yīng)用了新工藝炭黑反應(yīng)爐。
新工藝炭黑反應(yīng)爐可分為燃燒段、喉管段、反應(yīng)段、急冷段、停留段5個具有不同功能的區(qū)段。
①燃燒段的功能是使燃料油(氣)和預(yù)熱過的過程空氣在此段內(nèi)，充分混合并完全燃燒，形成高溫和高動能的燃燒氣流進(jìn)入喉管段。
②喉管段位于燃燒段下游。在喉管段，預(yù)熱過的原料油，通過軸向或徑向霧化噴嘴，噴到高溫高動能的燃燒氣流中，在氣流中原料油的霧滴被迅速和氣流混合、分散、氣化，并開始裂解脫氫生成核心。
由于在喉管段生成的核心濃度很高，會使產(chǎn)品炭黑的結(jié)構(gòu)偏高，因此在燃燒段的上游端噴人添加劑以降低產(chǎn)品炭黑的結(jié)構(gòu)。
③反應(yīng)段位于喉管段的下游。在反應(yīng)段，繼續(xù)并基本完成炭黑的核心生成、增長和聚集體的生成、增長。
反應(yīng)段的氣流溫度決定了產(chǎn)品炭黑的粒徑大小，反應(yīng)氣流溫度較高時(shí)，原料烴裂解速度較快，生成的核心較多，粒徑較小，反之亦然。
④急冷段位于反應(yīng)段的下游，在急冷段，噴人急冷水，以迅速降低煙氣溫度，終止反應(yīng)。
⑤停留段位于急冷段的下游。煙氣在此段停留一段時(shí)間，使噴人煙氣中的急冷水能充分氣化。
炭黑反應(yīng)爐燃燒段和喉管段接觸高溫氣流的一層，通常使用高純剛玉和鉻剛玉質(zhì)耐火材料。但是工作溫度一般只能達(dá)到1900℃。為此也有采用帶有冷卻設(shè)施的全金屬結(jié)構(gòu)燃燒段和喉管段，工作溫度可以達(dá)到2100℃甚至更高。
