[发明专利]井中高温高压反应装置

说明书

技术领域

本发明涉及化工领域，尤其涉及一种井中高温高压反应装置。

背景技术

长期以来，在化工工业体系中随着例如温度、压力、易燃气体环境等反应条件的增加，使得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。

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，还是重油加氢改质、煤油共炼，反应过程均需在高温高压、氢气环境中进行，无论对上述哪种工艺条件都十分苛刻。即使是常规的油品加氢精制工艺，也需在临氢状态，工作温度350℃-470℃，工作压力8MPa-20MPa下完成。

而苛刻反应条件使得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、重油的加氢反应装置，采用新型抗氢耐热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，也对交通运输与制造成本带来了巨大挑战，限制了煤的加氢轻质化、洁净化工程的发展。

CN1935943A公开了一种煤加氢反应装置及其工业应用，所述煤加氢反应装置由气流床和鼓泡床以及煤浆循环泵和换热器组成，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H2的混合。然而，对于年产500万吨油品的这种反应装置，其反应器内直径为6500mm，气流床高48m，鼓泡床高40m，共计总高98m。

CN102234520A、CN102417826A公开了大长径比的煤、重油加氢管式反应器，并设置多次注入氢气装置，减少了反应过程中的氢气过剩量，提高了氢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/年轻质油的装置具有内径Φ500mm的反应管，长度将超过2000m，控制阀门将超过数百台，仅安全问题就无法解决。

由此可见，上述设置于地面的重油加氢、煤直接液化技术与煤油共炼加氢改质等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

本发明的目的是提出一种井中高温高压反应装置，能够提高高温高压容器的安全防护与环境保护效果，降低高温高压容器的安全防护与环境保护的工程成本。

为实现上述目的，本发明提供了一种井中高温高压反应装置，包括：高温高压容器和安置所述高温高压容器的地下井筒结构，所述地下井筒结构为所述高温高压容器提供安置空间和泄压安全空间。

进一步的，所述地下井筒结构为设置于地面以下的复合壳体，具体包括表层井身结构、井型井体结构、井型套管结构和固井胶接结构，所述井型井体结构通过在所述表层井身结构内钻井而获得，所述表层井身结构为所述井型井体结构提供稳定的地层桩座，所述井型套管结构设置于所述井型井体结构内，通过所述固井胶接结构进行结合，形成井中复合壳体结构。

进一步的，所述表层井身结构包括表层钻井井体结构、表层套管结构和表层固井结构，所述表层钻井井体结构从地面到地层岩石层进行设置，所述表层套管结构设置在所述表层钻井井体结构内，通过所述表层固井结构进行结合。

进一步的，所述表层钻井井体结构为垂直井身结构，井斜≤0.3°，井径≤2.5m，井深≤300m。

进一步的，所述表层套管结构由油井用套管管件以正反螺纹扣连接形式组成，伸入所述表层钻井井体结构的底部以上≤30m的位置。

进一步的，所述表层固井结构为通过油井水泥浆进行固井、油井水泥浆返出地面后再候凝而成的水泥石，所述水泥石胶接所述表层套管结构和地层，形成表层复合井身结构。

进一步的，所述井型井体结构为垂直井身结构，井斜≤1°，钻井井眼井径≤1.5m，钻井井深≤2500m，钻井井径扩大率≤1.15×钻头直径。

进一步的，所述井型井体结构为倾斜井身结构，井斜≤30°或≥60°，钻井井眼井径≤1.0m，钻井井深≤2000m，钻井井径扩大率≤1.15×钻头直径。

进一步的，所述井型井体结构为水平井身结构，钻井井眼井径≤1.0m，井型井体结构的垂直井深≤1000m，水平段长度≤1000m，钻井井径扩大率≤1.10×钻头直径。