一种井下隔热还空悬浮床反应器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明提供了一种井下隔热还空悬浮床反应器。该反应器适应于石油加工过程中 的重质油加氨轻质化工艺，煤与生物质的加氨直接液化工艺，煤、生物质和重油的混合共炼 加氨轻质化加工工艺，W及其它流体物料的高温高压化学反应工程。
【背景技术】
[0002] 长期W来，在化工工业体系中，随着反应条件的增加，如温度、压力、高压易燃气体 等环境中进行，使的工程装置的安全保障条件大幅提高，对装置制造、安全、环境保护均提 出了十分苛刻的条件，从而大大提高了工程造价与安全、环保成本。
[0003] 在化石能源中重质原料的轻质化、洁净化工程中，无论是煤直接液化，还是重 油加氨改质、煤油共炼，反应过程均需在高温高压、氨气环境中进行，使得上述无论哪种 工艺条件都十分苛刻。即使是常规的油品加氨精制工艺，也需在临氨状态，工作温度 350°C-470°C，工作压力 8MPa-20MPa下完成。
[0004] 苛刻的反应条件，使反应装置的工业制造成为了一个巨大的工程。例如，一个百万 吨级煤、重油的加氨反应装置，应用新型抗氨耐热2. 25CrMoV钢，单台反应器的质量重达数 千吨，不但给钢材冶炼、锻造、热处理和组装焊接、制造提出了高强度的技术、工艺要求，并 对交通运输与制造成本带来了巨大挑战，限制了煤的加氨轻质化、洁净化工程的发展。
[0005]CN1935943A公开了一种煤加氨反应装置及其工业应用，所述煤加氨反应装置由气 流床和鼓泡床W及煤浆循环泉和换热器组成，气流床及鼓泡床共含于同一圆筒形内衬耐火 材料的壳体中，气流床在上，鼓泡床在下。煤浆可多次进入反应器，能够防止沉淀发生，通 过喷嘴自身的交叉射流和对置敷设喷嘴而形成的撞击流能很好的实现浆体雾化和雾滴与 肥的混合。然而，对于年产500万吨油品上述反应装置，反应器内直径为6500mm，气流床高 48m，鼓泡床高40m，共计总高98m。
[0006]CN102234520A，CN102417826A公开了大长径比的煤、重油加氨管式反应器，并设置 多次注入氨气装置，减少了反应过程中的氨气过剩量，提高了氨气和反应器的利用率。此类 反应器，在中、小型试验装置体现了装置的简洁特点；但对于大型工业装置，100万吨/年轻 质油的装置，内径500mm的反应管，长度将超过2000m，控制阀口将超过数百台，仅安全问题 就无法解决。
[0007]CN1488727A提供一种适用于重、渣油的加氨裂化反应，特别是劣质重、渣油的加氨 裂化方法，采用管中管式反应器与内管顶部设置气液分离器的联合装置，试图通过减少重、 渣油的加氨裂化工程中高温高压装置的数量，来提高工程的安全性。
[0008]由此可见，上述设置于地面的重油加氨，煤直接液化技术与煤油共炼加氨改质使 用的大型高温高压反应器，为提高装置的安全防护性与环境保护，造成反应器壁厚大、吨位 重、制造难度大，使装置的防护成本远大于装置的功能成本。
【发明内容】
[0009] 针对地面设置的高温高压容器在安全防护性与环境保护的限制，本发明提出将高 温高压容器设置于井下安全防护与环境保护空间，从而提高高温高压容器的安全防护水平 与环境保护水平，降低高温高压容器安全防护与环境保护的工程成本。
[0010] 本发明的第一方面提供一种井下隔热还空悬浮床反应器，该反应器安置于井下筒 型复合安全壳体（2)中，该反应器包括隔热管柱（3)、内管管柱（4)、安全泄压阀（5)和地面 控制阀组，隔热外管（3)与催化内管（4)之间形成倒流还空通道，安全泄压阀（5)位于隔热 管柱（3)的底部，内管管柱（4)底部与安全泄压阀（5)之间相隔一定距离，隔热管柱（3)和 内管管柱（4)之间的空间位置W及反应器与井下筒型复合安全壳体（2)之间的空间位置均 用扶正器控制，该反应器的物料入口（6)位于内管管柱（4)的顶部，物料出口（7)位于倒流 还空通道的顶部。
[0011] 本发明所述的井下隔热还空悬浮床为长径比10-10000的反应容器，优选的长径 比为100-5000,更优选的长径比200-2000。所述的长径比为隔热管柱（3)的内径与长度之 比。
[0012] 在一个优选的实施例中，本发明第一方面所述的反应器，其中所述的井下筒型复 合安全壳体为设置于地面（1)W下的复合壳体，该复合壳体为所述的反应器提供安置空间 与泄压安全空间，
[0013] 优选地，所述的复合壳体可W是直井、斜井筒型复合壳体结构，也可W是水平井井 型筒型复合壳体结构。
[0014] 在一个优选的实施例中，本发明第一方面任一项所述的反应器，其中隔热管柱（3) 或内管管柱（4)的横截面基本上呈圆形。
[0015] 在一个优选的实施例中，本发明第一方面任一项所述的反应器，其中隔热管柱（3) 和内管管柱（4)同必地放置于井下筒型复合安全壳体中。
[0016] 在一个优选的实施例中，本发明第一方面任一项所述的反应器，其中隔热管柱（3) 由一个内管和套在该内管外的外管构成，外管的两端与内管的外壁相接在内外管之间形成 密封隔热层，
[0017] 优选地，密封隔热空间沿着外管外壁纵向覆盖外管长度的至少50%、优选70%、 更优选90 %或100%。
[0018] 在一个优选的实施例中，本发明第一方面任一项所述的反应器，其中密封隔热层 为真空隔热层，或者为填充了隔热材料的密封隔热层。
[0019] 在一个优选的实施例中，本发明第一方面任一项所述的反应器，其中内管管柱（4) 的底部安装有合金材料的内锥型入口（8)。
[0020] 在一个优选的实施例中，本发明第一方面任一项所述的反应器，其中内管管柱（4) 底部与安全泄压阀（5)之间的距离为> 0. 3米（例如0. 5米）。
[0021] 在一个优选的实施例中，本发明第一方面任一项所述的反应器，其中安全泄压阀 (5)的作用是在井下所述的反应器反应器发生意外、压力超过安全泄压阀设定的安全压力 时，安全泄压阀自动开启，与井筒复合安全壳体空间连通，卸出反应物料与反应压力，安全 泄压阀的安全开启压力根据设计要求设定，
[0022] 优选的安全泄压阀（5)是片式或球阀式阀口，与隔热管柱（3)底部正反螺纹扣连 接，优选的安全开启压力为正常工作压力的1.2-1. 5倍（例如1.3倍），优选的安全泄压阀 材料为高强碳素管材，更优选的安全泄压阀材料是不镑钢与高强碳素的复合管材。
[0023] 在一个优选的实施例中，本发明第一方面任一项所述的反应器，其中隔热管柱（3) 是由标准隔热管件正反螺纹口连接组成，
[0024] 优选地，所述的标准隔热管件为内外管无缝焊接的封闭真空管中管复合隔热结构 或者其它类型的管中管复合隔热结构，优选为依据反应容器外壁隔热管柱的工程要求制备 的不同工程参数的标准隔热管件，
[0025] 更优选地，所述的标准隔热管件的内管为抗氨耐温不镑钢无缝管材、内衬为不镑 钢的碳素钢复合无缝管材或高强碳素管材，外管为高强碳素管材。
[0026] 在一个优选的实施例中，本发明第一方面任一项所述的反应器，其中隔热管柱（3) 的抗压强度> 30.OMPa(50(TC)，视导热系数《0. 05W?(m? °K) -U50(TC) /1000m，隔热管 柱最小脱扣强度> 450t巧0(TC)/1000m〇
[0027] 在一个优选的实施例中，本发明第一方面任一项所述的反应器，其中隔热管柱（3) 的抗压强度> 25.OMPa(350°C)，视导热系数《0. 25W?(m? °K) -1 (350°C) /1000m，隔热管 柱最小脱扣强度> 450t(35(TC)/1000m〇
[0028] 在一个优选的实施例中，本发明第一方面任一项所述的反应器，其中隔热管柱（3) 的抗压强度>l〇.〇MPa(35(TC)，视导热系数《0. 35W-(m'°K)-1(35(TC)/1000m，隔热管 柱最小脱扣强度> 450t(35(TC)/1000m〇
[0029] 在一个优选的实施例中，本发明第一方面任一项所述的反应器，其中隔热管柱（3) 的件抗压强度>