CN105013409B - 一种含有井中隔热逆流式固定床反应器的系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种井中隔热逆流式固定床反应器，该反应器适应于重油加氢改质与馏分油加氢精制，以及其它液态流体的高温高压固定床催化反应工程。
Description
技术领域
本发明提供了一种井中隔热逆流式固定床反应器，该反应器适应于重油加氢改质与馏分油加氢精制，以及其它液态流体的高温高压固定床催化反应工程。
背景技术
在石油炼制工艺中，重油固定床加氢改质与馏分油固定床加氢精制工艺在高温高压、氢气环境中进行，工艺条件非常苛刻，反应装置的运行安全防护等级高，造成装置制造材质要求条件高，制造工艺复杂。
固定床反应器是流体在固体催化剂颗粒床层中流动反应的流化床，可以用于：加氢处理脱沥青后的重质原料油品，馏分油的加氢脱金属、脱硫、氮等杂原子，以及烯烃的加氢饱和。上述加氢反应要求反应装置在运行安全的前提下，反应物料流体流动压降小、温度分布均匀、在运行周期内催化剂活性稳定、易于维修，并且催化剂便于更换。
常规的固定床加氢处理系统通常包括一个或多个固定床反应器，这些反应器包括反应室，位于该反应室顶部的用来由此加入油品原料和高压氢气的入口，多个垂直层叠并隔开的催化剂床，以及位于该反应室底部，用来由此将提高油品品质的原料从反应室排出的出口。
在固定床反应器中，催化剂床中充满了多孔负载型催化剂。无催化剂区域不仅存在于各个催化剂之上与下，而且有效地存在于负载型催化剂孔穴以外的任意区域。位于各个催化剂床上方的分配板有助于更均匀的分布原料通过催化剂床向下游的流动。
在固定床反应器中，反应器中心和/或底部提供辅助入口，可以通过该入口在部分处理过的原料进入下一催化剂床之前，加入冷却油或氢气冷却，以冷却加氢处理反应产生的热量，控制反应速率，以帮助防止焦 炭前体和沉积物与过量的气体的形成。
CN202052525U公开了一种三相固定床加氢反应器，该反应器用于化工产品的加氢生产。该反应器包括主体容器、进料口、出料口、进料预分布器、上下封头等，其中，主体容器为圆柱体，高度14.6m，直径为1200mm。
现有的固定床加氢反应器，特别是重油加氢，煤直接液化技术与煤油共炼加氢改质使用的大型高温高压反应器，反应器壁厚大、吨位重、制造难度大。同时，现有的固定床加氢反应器一般安置于地面，一旦发生安全事故，将会带来巨大损失。加氢工艺的苛刻反应条件，造成工艺装置的工业化过程本身，成为了一个巨大的工程。一个百万吨级重油的加氢反应装置，应用新型抗氢耐热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，并对交通运输与制造成本带来了巨大挑战。
发明内容
本发明的目的是针对现有高温高压加氢固定床反应器普遍存在的安全问题，提供的一种井中隔热逆流式固定床反应器。
本发明的第一方面提供一种井中隔热逆流式固定床反应器，该反应器安置于井中筒型复合安全壳体(2)中，该反应器包括隔热外管(3)、催化内管(4)、井下安全泄压阀(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，井下安全泄压阀(5)位于隔热外管(3)的底部，催化内管(4)中装有催化剂，催化内管(4)底部与井下安全泄压阀(5)之间相隔一定距离，隔热外管(3)和催化内管(4)之间的空间位置以及反应器与井中筒型复合安全壳体(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)位于倒流还空通道的顶部，物料出口(7)位于催化内管(4)的顶部。
在一个优选的实施方案中，本发明第一方面所述的反应器，其中所述的井中筒型复合安全壳体为设置于地面(1)以下的复合壳体，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。
优选地，所述的复合壳体可以是垂直井、斜井筒型复合壳体结构，也可以是水平井筒型复合壳体结构。相对于地面来说，所述的垂直井是井身垂直于地面水平方向，所述的斜井是相对于地面的垂直方向而言，井身与垂直方向存在一定的角度，所述的水平井的井身平行于地面的水平方向。
在一个优选的实施方案中，本发明第一方面所述的反应器，其中隔热外管(3)或催化内管(4)的横截面基本上呈圆形。
在一个优选的实施方案中，本发明第一方面所述的反应器，其中隔热外管(3)和催化内管(4)同心地放置于井中筒型复合安全壳体中。
在一个优选的实施方案中，本发明第一方面所述的反应器，其中隔热外管(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空间。
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％。
在一个优选的实施方案中，本发明第一方面所述的反应器，其中密封隔热空间为真空隔热层，或者密封隔热空间填充隔热材料。
在一个优选的实施方案中，本发明第一方面所述的反应器，其中所述的地面控制阀组为树型阀组结构，是由催化内管(4)的控制阀、隔热外管(3)的控制阀、套管阀门以及地面安全备用泄压管阀组成。所述的地面安全备用泄压管阀位于井中筒型复合安全壳体的顶部，连接在筒型复合安全壳体顶部的井筒套管和隔热外管(3)之间，作为井下安全泄压阀(5)的地面备用阀门。其中，催化内管(4)和隔热外管(3) 的控制阀为抗氢耐温不锈钢材质，套管阀门、地面安全备用泄压管阀为高强碳素管材。
在一个优选的实施方案中，本发明第一方面所述的反应器，其中催化内管(4)中的催化剂可以是不同床态、不同类型的催化剂，以及它们的任意组合形式，例如固定床态、膨胀床态、移动床态。
在一个优选的实施方案中，本发明第一方面所述的反应器，其中催化内管(4)底部与井下安全泄压阀(5)之间的距离为≥0.3米(例如 0.8米)。
在一个优选的实施方案中，本发明第一方面所述的反应器，其中催化内管(4)由功能性标准催化管件连接组成，功能性标准催化管件之间的连接方式为：催化管件两端正反螺纹口连接，催化内管(5)的最大长度≤1000m，优选的长度≤800m，更优选的长度≤500m。
优选地，所述的功能性标准催化管件，是填充了不同床态、不同类型催化剂的标准管件。例如所述的功能性标准催化管件可以是固定床态、膨胀床态或移动床态的标准催化管件。
优选地，所述的催化内管(4)可以是由相同的催化床态的功能性标准催化管件连接而成的单一床态催化管床层，也可以是由不同催化床态的功能性标准催化管件连接而成的混合床态催化管床层。
在实际生产中，可以根据催化反应条件，选择不同床态的功能性标准催化管件，按催化床层设计长度比例，组配串联形成催化内管(4)。
在一个优选的实施方案中，本发明第一方面所述的反应器，其中所述的功能性标准催化管件是不锈钢管材(优选为抗氢耐温不锈钢无缝管材)，管材两端分别与激光割缝或孔不锈钢筛板连接，连接方式为正反母子螺纹扣，脱扣强度≥200t(500℃)。
在一个优选的实施方案中，本发明第一方面所述的反应器，其中所述的功能性标准催化管件是由标准管件中填充保护剂、加氢轻质化催化剂、加氢脱金属催化剂、加氢脱氧、硫催化剂或加氢脱氮催化剂组成不同催化性能的标准催化管件，标准管件中催化剂的优选的空隙率为 40v％-60v％。
在一个优选的实施方案中，本发明第一方面所述的反应器，其中催化内管(4)根据催化反应条件，由不同床态、催化剂类型的标准催化管件串联连接的催化床层，按长度比例组配串联连接组成。
在一个优选的实施方案中，本发明第一方面所述的反应器，其中催化内管(4)为混合床态催化床层，不同床态的功能性标准催化管件之间通过过渡催化管件连接，过渡催化管件由上下催化床层的催化剂按比例混合组成过渡催化管件，实现两种催化床层间工程参数的平稳过渡。
在一个优选的实施方案中，本发明第一方面所述的反应器，其中过渡催化管件中的催化剂的活性、颗粒度、孔隙率介于上下两个催化床层之间，整个过渡催化管件的性质变化为轴纵向多级阶梯式分布，平稳过渡。所述的过渡催化管件可以为单一催化剂不同床态的过渡催化床层，也可以为不同床态、不同催化剂的多级阶梯式过渡床层。
在实际生产中，本发明所述的功能性标准催化管柱的结构由加工原料与产品性质的工程参数确定。在重油加氢改质工艺中，催化内管(4) 可以是由单一加氢轻质化标准催化管件组成的催化管管柱，也可以是多种功能催化剂管件组成的复合型催化管管柱。在轻质馏分油加氢精制工艺中，催化内管(4)可以是由单一加氢轻质化标准催化管件组成的催化管管柱，也可以是多种加氢保护剂、脱金属、硫、氮催化管件等催化管件与过渡管件组成的复合型催化管管柱。
在一个优选的实施方案中，本发明第一方面所述的反应器，其中隔热外管(3)和催化内管(4)之间的扶正器(为了方便描述，将隔热外管(3)和催化内管(4)之间的扶正器称为内扶正器)优选为抗氢耐温不锈钢制备的三叶型扶正器，优选的安置个数为0.5-2个/100米；
优选地，隔热外管(3)与井中筒型复合安全壳体(2)之间的扶正器(为了方便描述，将隔热外管(3)与井中筒型复合安全壳体(2)之间的扶正器称为外扶正器)为高强碳素材质的五叶型扶正器，优选的安置个数为0.5-2个/100米。
在一个优选的实施方案中，本发明第一方面所述的反应器，其特征在于，所述的反应器在井中筒型复合安全壳体中的相对位置是由反应器在井中筒型复合安全壳体中的安全容量空间系数k和反应器在井中筒型复合安全壳体中的下深系数hk确定，安全容量空间系数k随反应苛刻程度的增加而降低，下深系数hk与安全容量空间系数k呈正比函数关系，安全容量空间系数k越小，下深系数hk越小，安全容量空间系数k 和下深系数hk的计算公式如下：
在一个优选的实施方案中，本发明第一方面所述的反应器，所述的反应器在井中筒型复合安全壳体中的相对位置可以按照以下原则来确定：
反应器内工作温度≤500℃，工作压力为20-25MPa时，安全容量空间系数k≤0.05，下深系数hk≤0.5；
反应器内工作温度≤500℃，工作压力为15-20MPa时，安全容量空间系数k≤0.10，下深系数hk＝0.5-0.6；
反应器内工作温度≤500℃，工作压力为8-15MPa时，安全容量空间系数k≤0.15，下深系数hk＝0.5-0.65；
反应器内工作温度≤500℃，工作压力为5-8MPa时，安全容量空间系数k≤0.20，下深系数hk＝0.50-0.70；
反应器内工作温度≤500℃，工作压力≤5MPa时，安全容量空间系数k≤0.25，下深系数hk＝0.60-0.70。
在一个优选的实施方案中，本发明第一方面所述的反应器，其中井下安全泄压阀(5)是片式或球阀式阀门，与隔热外管(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)，优选的井下安全泄压阀材料为高强碳素管材。所述的井下安全泄压阀结构在反应容器内发生意外，压力超过井下安全泄压阀设定安全压力时，泄压阀自动开启，与井中筒型复合安全壳体空间连通，卸出反应物料与反应压力，避免反应器爆炸带来更大范围内的破坏。通常设定的安全开启压力为正常工作压力的1.2-1.5倍。
在一个优选的实施方案中，本发明第一方面所述的反应器，其中隔热外管(3)是由标准隔热管件正反螺纹口连接组成，隔热外管(3)的连接深度≤1000m，标准管件视导热系数≤0.03W·(m·°K)-1(450℃)，管柱脱扣强度≥450t(500℃)。
本发明第一方面所述的反应器，该反应器的工作流程为：物料流体由倒流还空通道顶部的入口(6)进入反应器，经过倒流还空通道流入到催化内管(4)的底部后，逆流上返到催化内管(4)内，经催化内管 (4)顶部的出口(7)排出。
本发明第一方面所述的反应器，适用于沥青质含量≤5.0wt％的重质原油、加工重油，以及生物垃圾油脂等油品的固定床加氢轻质化，以及其它流体物料的高温高压化学反应工程，优选适用于重质原料加氢轻质化得到的≤350℃轻质馏分油的加氢精制。
本发明的第二方面提供一种井中隔热逆流式固定床反应器井组，该反应器井组由本发明第一方面所述的反应器组成，通过地面控制阀组与地面管线串联或并联组成不同布井方式的井中隔热逆流式固定床反应器井组，优选的布井方式为，直排式、反三点、反五点或反七点的布井形式，井距≥5.0m。
在一个具体的实施方案中，本发明所述的井中隔热逆流式固定床反应器井组可以采用图4所示直排式排列，也可以采用反三点、反五点或反七点(参见图5)的布井方式式，井距≥5.0m。所述的井中隔热逆流式固定床反应器井组中的每个反应器可以通过通过地面控制阀组与地面管线串联或并联连接，以形成完整的井下工艺流程。这些布井方式在工程上能够通过地面的维护设备对安装后的井中隔热逆流式固定床反应器进行操作和维护。
本发明的第二方面涉及本发明第一方面所述的反应器的用途，用于沥青质含量≤5.0wt％的重质原油、加工重油，以及生物垃圾油脂等油品的固定床加氢轻质化，以及其它流体物料的高温高压化学反应工程，优选用于重质原料加氢轻质化得到的≤350℃轻质馏分油的加氢精制。
本发明的第三方面涉及本发明第一方面所述的井下隔热逆流式固定床反应器的安装连接方法，该方法是通过修井机按API修井完井工序，将井下安全泄压阀安置于隔热外管管柱底部，并将隔热外管、催化内管、内、外扶正器设置于设置于井下筒型复合安全壳体结构内，并与地面控制阀组中催化内管控制阀、隔热外管控制阀接口连接，地面安全备用泄压阀与井筒复合安全壳体顶部的井筒套管连通。
发明的有益效果
本发明提供的井中隔热逆流式固定床反应器适应于重油加氢改质轻质化与馏分油加氢精制，以及其它液相流体的高温高压化学反应工程。该反应器设置于井中、模块化结构，可根据容器大小任意模块化组合，并可通过地面控制阀组间的管线串联或并联连接组成不同布井方式的井中隔热逆流式固定床反应器井组。本发明的井中隔热逆流式固定床反应器具有安全、防爆、环保，易于标准化制造、维修简单、制造成本低等特点。由于本发明的反应器安置于地面以下的井中筒型复合安全壳体中，一旦发生反应器内的压力超过反应器底部的井下安全泄压阀设定安全压力时，泄压阀自动开启，与井中筒型复合安全壳体空间连通，卸出反应物料与反应压力，避免反应器爆炸带来更大范围内的破坏。即使反应器发生爆炸的情况，由于在地面以下，爆炸事故带来的破坏也远远小于常规的安置于地面的反应装置。
附图说明
图1为本发明井中隔热逆流式固定床反应器结构示意图。
图2为本发明功能性标准催化管件结构示意图。
图3为本发明标准管件与割缝或孔筛板封堵结构示意图。
图4为本发明井中隔热逆流式固定床反应器井组的一种布井形式的示意图。
图5为本发明井中隔热逆流式固定床反应器井组的另一种布井形式的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。
如图1所示，本发明的井中隔热逆流式固定床反应器安置于井中筒型复合安全壳体2中，该反应器包括隔热外管3、催化内管4、井下安全泄压阀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，井下安全泄压阀5位于隔热外管3的底部，催化内管4中装有催化剂，催化内管4底部与井下安全泄压阀5之间相隔一定距离，隔热外管3和催化内管4之间的空间位置以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位于倒流还空通道的顶部，物料出口7位于催化内管4的顶部。
所述的反应器为高长径比的反应容器，反应器的顶部与地面控制阀组连接，反应器安置于井下筒型复合安全壳体中，反应流体由倒流还空通道顶部的入口6进入反应器，经过倒流还空通道流入到催化内管4 的底部后，逆流上返到催化内管4内，经催化内管4顶部的出口7排出。
所述的井下筒型复合安全壳体为直井井型的井下筒型复合壳体结构。
所述的地面控制阀组为树型阀组结构，是由催化内管4的控制阀、隔热外管3的控制阀、套管阀门以及地面安全备用泄压管阀组成。所述的地面安全备用泄压管阀位于井中筒型复合安全壳体的顶部，连接在筒型复合安全壳体顶部的井筒套管和隔热外管3之间，作为井下安全泄压阀5的地面备用阀门。其中，催化内管4和隔热外管3的控制阀为抗氢耐温不锈钢材质，套管阀门、地面安全备用泄压管阀为高强碳素管材。
本发明的井下隔热逆流式固定床反应器的安装连接方法，是通过修井机按API修井完井工序，将井下安全泄压阀安置于隔热外管管柱底部，并将隔热外管、催化内管、内、外扶正器设置于设置于井下筒型复合安全壳体结构内，并与地面控制阀组中催化内管控制阀、隔热外管控制阀接口连接，地面安全备用泄压管阀与井筒复合安全壳体顶部的井筒套管连通。
本发明的井下隔热还空逆流固定床容反应器中，催化内管4和隔热外管3之间的相对空间位置和隔热外管3与井下筒型复合安全壳体2之间的相对空间位置分别由内扶正器和外扶正器控制。内管扶正器为抗氢耐温不锈钢材质制备的三叶型扶正器结构，外扶正器为高强碳素材质制备的五叶型结构，内、外扶正器的安置数分别为2.0个/100m。
本发明的井下隔热还空逆流固定床容反应器中，隔热外管3底部的井下安全泄压阀为片式结构，设定井下安全泄压阀的安全开启设定压力为反应器内正常工作压力的1.3倍，当泄压阀开启后，反应器与井筒复合壳体空间连通，卸出反应物料与反应压力。
本发明的井下隔热还空逆流固定床容反应器的结构特征参数，是依据产能与反应转化条件，如：单位时间内反应液相体积量、液相空速、线速度、流态类型等参数，得到固定床反应容器的体积、长径比，功能性催化管件、催化管柱的组成结构参数，以及对应的井下筒型复合壳体结构特征参数与地面控制阀组特征参数。
本发明的井下隔热还空逆流固定床容反应器，在重油加氢改质工艺中，该反应器的管柱长径比(长径比为隔热外管管柱的内径与长度比)，约为2000，在加氢精制工艺中，该反应器的管柱长径比(长径比为隔热外管管柱的内径与长度比)约为500。
本发明的井下隔热还空逆流固定床容反应器，其中隔热外管3是由标准隔热管件正反螺纹口连接组成，底部安装井下安全泄压阀5，催化外管4是由功能性标准催化管件正反螺纹扣连接组成的催化管柱，下深到隔热外管3底部的井下安全泄压阀的上方0.8m处。标准隔热管件的抗压强度≥50.0MPa(500℃)，视导热系数≤0.05W·(m·°K)-1(500℃)/1000m，隔热管件脱扣强度≥500t(500℃)。
本发明的井下隔热还空逆流固定床容反应器，其中标准功能性催化管件是由标准管件中填充不同类型催化剂组成，管件内催化剂填充方式为膨胀床态，参见功能性标准催化管件结构示意图2。所述的标准管件 a为抗氢耐温不锈钢无缝管材，管材两端分别用激光割缝或孔筛板b螺纹扣封堵，设置标准的正反螺纹扣接口，脱扣强度≥200t(500℃)/标准件，标准管件与割缝或孔筛板封堵结构示意图见图3。
本发明的井下隔热还空逆流固定床容反应器，其中标准功能性催化管件可以是加氢轻质化功能催化管件，由标准管件填充加氢轻质化催化剂组成，催化剂的空隙率40v％-50v％。
本发明的井下隔热还空逆流固定床容反应器，其中标准功能性催化管件可以是加氢精制功能催化管件，由标准管件填充保护型催化剂、脱金属催化剂、脱硫催化剂、脱氮催化剂等催化剂组成，催化剂的空隙率 40v％-60v％。
本发明的井下隔热还空逆流固定床容反应器，其中过渡催化管件，是由催化上下床层的催化剂按比例混合填充于标准管件中组成，管件中催化剂的空隙率为上下床层空隙率的平均值。
本发明的井下隔热还空逆流固定床容反应器，其中功能性催化管柱的结构可以根据原料油性质与工况条件，确定标准催化管件串联长度组成催化床层，床层间通过过渡催化管件连接组成不同催化床层的功能性催化管柱。
本发明的井下隔热还空逆流固定床容反应器，其中催化内管4的管柱结构可以根据催化反应条件，由不同床态的功能性标准催化管件按催化床层设计的长度比例串联连接而成。
本发明的井下隔热还空逆流固定床容反应器，其中催化内管4中不同的功能性催化管件之间由过渡催化管件连接。过渡催化管件位于不同的催化床层间交界处，通过上下催化床层的催化剂按比例混合组成，实现两种催化床层间工程参数的平稳过渡。
本发明的井下隔热还空逆流固定床容反应器，其中的催化内管4中的催化剂可以是重油加氢轻质化固定床，适应于沥青质含量≤5.0wt％， API重度≥10°的重质原油，加氢轻质化工艺条件为，工作温度约450℃，工作压力16.0MPa。
本发明的井下隔热还空逆流固定床容反应器，其中的催化内管4中的催化剂可以是加氢精制固定床，适应于≤350℃的直馏、焦化、煤直接液化馏分油的加氢精制，馏分油加氢精制工艺条件为，工作温度约 420℃，工作压力12.0MPa。
本发明的井下隔热还空逆流固定床容反应器，其中安全容量空间系数k＝0.08，反应器在井下筒型复合壳体中的下深系数hk＝0.48，适应于工作条件，温度≤500℃，压力≤25MPa下的高温高压反应容器。
本发明的井下隔热还空逆流固定床容反应器，其中隔热外管3为标准隔热管件连接组成的隔热管柱，依据工艺要求，隔热管柱抗压强度≥30.0MPa(500℃)，视导热系数≤0.05W·(m·°K)-1(500℃)/1000m，隔热管柱最小脱扣强度≥450t(500℃)/1000m。
以下结合实施实例进一步对本发明的井下隔热逆流式固定床反应器结构及使用效果进行说明。下面实施例中用到的催化剂不限于具体的某种催化剂，只要能够在相应的反应中起到催化作用从而实现该反应即可，可以是现有技术中的任何一种催化剂，也可以采用中国专利申请号为201410028794.2的专利申请中所述的催化剂。
实施例
利用本发明所述的井下隔热逆流式固定床反应器，进行1.5t/d反应装置工业试验验证，重油加氢改质井下隔热逆流式固定床反应器，与≤350℃的馏分油加氢精制井下隔热逆流式固定床反应器的结构特征见表1。
表1井下隔热逆流式固定床反应器结构参数
本发明实施实例中，试验实例重质油品原料为辽河特超稠油、玉门减压渣油、生物垃圾油，原料油、重油原料油浆性质与加氢轻质化试验结果见表2中实例1-3。
表21.5t/d井下隔热逆流式固定床反应器重油加氢轻质化试验结果
本发明实施实例中，井下固定床加氢精制反应器，其中，加氢精制催化管件中填充的加氢精制催化剂选用抚顺催化剂厂工业催化剂，加氢精制催化管柱结构见表1，精制原料为实例3-5中制取的馏分油，加氢精制工艺条件与精制馏分油性质见表3中实例6-8。
表3实例1-3的馏分油在井下固定床加氢精制结果
Claims (42)
1.一种含有井中隔热逆流式固定床反应器的系统，所述反应器安置于井下筒型复合安全壳体(2)中，所述反应器包括隔热外管(3)、催化内管(4)、井下安全泄压阀(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，井下安全泄压阀(5)位于隔热外管(3)的底部，催化内管(4)中装有催化剂，催化内管(4)底部与井下安全泄压阀(5)之间相隔一定距离，隔热外管(3)和催化内管(4)之间的空间位置以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，所述反应器的物料入口(6)位于倒流还空通道的顶部，物料出口(7)位于催化内管(4)的顶部，所述的井下筒型复合安全壳体为设置于地面(1)以下的复合安全壳体，所述复合安全壳体为所述的反应器提供安置空间与泄压安全空间。
2.权利要求1所述的系统，其中所述的复合安全壳体是直井、斜井筒型复合安全壳体结构，或者是水平井井型筒型复合安全壳体结构。
3.权利要求1-2任一项所述的系统，其中所述的地面控制阀组为树型阀组结构，是由催化内管(4)的控制阀、隔热外管(3)的控制阀、套管阀门以及地面安全备用泄压管阀组成。
4.权利要求1-2任一项所述的系统，其中隔热外管(3)或催化内管(4)的横截面基本上呈圆形。
5.权利要求1-2任一项所述的系统，其中隔热外管(3)和催化内管(4)同心地放置于井下筒型复合安全壳体中。
6.权利要求1-2任一项所述的系统，其中隔热外管(3)由一个内管和套在所述内管外的外管构成，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空间。
7.权利要求6所述的系统，其中密封隔热空间沿着外管外壁纵向覆盖外管长度的至少50％。
8.权利要求7所述的系统，其中密封隔热空间沿着外管外壁纵向覆盖外管长度的70％。
9.权利要求7所述的系统，其中密封隔热空间沿着外管外壁纵向覆盖外管长度的90％。
10.权利要求7所述的系统，其中密封隔热空间沿着外管外壁纵向覆盖外管长度的100％。
11.权利要求6所述的系统，其中密封隔热空间为真空隔热层，或者密封隔热空间填充隔热材料。
12.权利要求1-2任一项所述的系统，其中催化内管(4)中的催化剂是不同床态、不同类型的催化剂，或者它们的任意组合形式。
13.权利要求12所述的系统，其中催化内管(4)中的催化剂是固定床态、膨胀床态或移动床态的催化剂。
14.权利要求1-2任一项所述的系统，其中催化内管(4)底部与井下安全泄压阀(5)之间的距离为≥0.3米。
15.权利要求14所述的系统，其中催化内管(4)底部与井下安全泄压阀(5)之间的距离为0.8米。
16.权利要求1所述的系统，其中催化内管(4)由功能性标准催化管件连接组成，功能性标准催化管件之间的连接方式为：催化管件两端正反螺纹口连接，催化内管(4)的最大长度≤1000m。
17.权利要求16所述的系统，其中催化内管(4)的长度≤800m。
18.权利要求17所述的系统，其中催化内管(4)的长度≤500m。
19.权利要求16所述的系统，其中所述的功能性标准催化管件，是填充了不同床态、不同类型催化剂的标准管件。
20.权利要求16所述的系统，其中所述的催化内管(4)是由相同的催化床态的功能性标准催化管件连接而成的单一床态催化管床层，或者是由不同催化床态的功能性标准催化管件连接而成的混合床态催化管床层。
21.权利要求16所述的系统，其中所述的功能性标准催化管件是不锈钢管材，管材两端分别与激光割缝或孔不锈钢筛板连接，连接方式为正反母子螺纹扣，正反母子螺纹扣在500℃的脱扣强度≥200t。
22.权利要求21所述的系统，其中所述的功能性标准催化管件是抗氢耐温不锈钢无缝管材。
23.权利要求16或21所述的系统，其中所述的功能性标准催化管件是由标准管件中填充保护剂、加氢轻质化催化剂、加氢脱金属催化剂、加氢脱氧、硫催化剂或加氢脱氮催化剂组成不同催化性能的标准催化管件。
24.权利要求23所述的系统，其中标准催化管件中催化剂的空隙率为40v％-60v％。
25.权利要求16所述的系统，其中催化内管(4)根据催化反应条件，由不同床态、催化剂类型的标准催化管件串联连接的催化床层，按长度比例组配串联连接组成。
26.权利要求25所述的系统，其中催化内管(4)为混合床态催化床层，不同床态的功能性标准催化管件之间通过过渡催化管件连接，过渡催化管件由上下催化床层的催化剂按比例混合组成过渡催化管件，实现两种催化床层间工程参数的平稳过渡。
27.权利要求26所述的系统，其中过渡催化管件中的催化剂的活性、颗粒度、孔隙率介于上下两个催化床层之间，整个过渡催化管件的性质变化为轴纵向多级阶梯式分布，平稳过渡。
28.权利要求27所述的系统，其中所述的过渡催化管件为单一催化剂不同床态的过渡催化床层，或者为不同床态、不同催化剂的多级阶梯式过渡床层。
29.权利要求1-2任一项所述的系统，其中隔热外管(3)和催化内管(4)之间的扶正器为抗氢耐温不锈钢制备的三叶型扶正器，安置个数为0.5-2个/100米。
30.权利要求1-2任一项所述的系统，其中隔热外管(3)与井下筒型复合安全壳体(2)之间的扶正器为高强碳素材质的五叶型扶正器，安置个数为0.5-2个/100米。
31.权利要求1-2任一项所述的系统，其特征在于，所述的反应器在井下筒型复合安全壳体中的相对位置是由反应器在井下筒型复合安全壳体中的安全容量空间系数k和反应器在井下筒型复合安全壳体中的下深系数hk确定，安全容量空间系数k随反应苛刻程度的增加而降低，下深系数hk与安全容量空间系数k呈正比函数关系，安全容量空间系数k越小，下深系数hk越小，安全容量空间系数k和下深系数hk的计算公式如下：
安全容量空间系数
下深系数
32.权利要求31所述的系统，其中所述的反应器在井中筒型复合安全壳体中的相对位置按照以下原则来确定：
反应器内工作温度≤500℃，工作压力为20-25MPa时，安全容量空间系数k≤0.05，下深系数hk≤0.5；
反应器内工作温度≤500℃，工作压力为15-20MPa时，安全容量空间系数k≤0.10，下深系数hk＝0.5-0.6；
反应器内工作温度≤500℃，工作压力为8-15MPa时，安全容量空间系数k≤0.15，下深系数hk＝0.5-0.65；
反应器内工作温度≤500℃，工作压力为5-8MPa时，安全容量空间系数k≤0.20，下深系数hk＝0.50-0.70；
反应器内工作温度≤500℃，工作压力≤5MPa时，安全容量空间系数k≤0.25，下深系数hk＝0.60-0.70。
33.权利要求1-2任一项所述的系统，其中井下安全泄压阀(5)是片式或球阀式阀门，与隔热外管(3)底部正反螺纹扣连接。
34.权利要求33所述的系统，其中井下安全泄压阀(5)的安全开启压力为正常工作压力的1.2-1.5倍。
35.权利要求33所述的系统，其中井下安全泄压阀(5)的材料为高强碳素管材。
36.权利要求1-2任一项所述的系统，其中隔热外管(3)是由标准隔热管件正反螺纹口连接组成，隔热外管(3)的连接深度≤1000m，标准管件在450℃下的视导热系数≤0.03W·(m·°K)-1，管柱在500℃下的脱扣强度≥450t。
37.权利要求1-2任一项所述的系统，所述反应器的工作流程为：物料流体由倒流还空通道顶部的物料入口(6)进入反应器，经过倒流还空通道流入到催化内管(4)的底部后，逆流上返到催化内管(4)内，经催化内管(4)顶部的物料出口(7)排出。
38.井下隔热逆流式固定床反应器井组，由权利要求1-37任一项所述的系统组成，通过地面控制阀组与地面管线串联或并联组成不同布井方式的井下隔热逆流式固定床反应器井组。
39.权利要求38所述的井下隔热逆流式固定床反应器井组，其布井方式为直排式、反三点、反五点或反七点的布井形式，井距≥5.0m。
40.权利要求1-37任一项所述的系统的用途，用于沥青质含量≤5.0wt％的重质原油、加工重油，以及生物垃圾油脂的固定床加氢轻质化，以及其它流体物料的高温高压化学反应工程。
41.权利要求40所述的用途，用于重质原料加氢轻质化得到的≤350℃轻质馏分油的加氢精制。
42.权利要求1-37任一项所述的系统的安装连接方法，所述方法是通过修井机按API修井完井工序，将井下安全泄压阀安置于隔热外管管柱底部，并将隔热外管、催化内管、内、外扶正器设置于井下筒型复合安全壳体结构内，并与地面控制阀组中催化内管控制阀、隔热外管控制阀接口连接，地面安全备用泄压阀与井筒复合安全壳体顶部的井筒套管连通。
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