本发明涉及一种适用于隔壁塔的气体分配装置，属于化工精馏领域。
背景技术：
隔壁塔是一种新型的节能精馏工艺，指在精馏塔内部设置一垂直隔板，将精馏塔分割成隔板上部的公共精馏段、隔板下部的公共提馏段、隔板两侧预分离段和中间侧线采出段四个部分。对于三元混合物系的分离而言，需要至少两个塔操作才能得到三种不同的组分。而隔壁塔可将预分离塔与主塔集成在一个塔体内部，减少了中间物质的返混，提高了热力学效率，其在节约能耗和降低设备投资方面较传统精馏方法优势显著。
采用隔壁塔分离三元混合物系时，从塔底上升的蒸汽在隔板两侧被分为两部分，这两部分气体流量的比值即为气体分配比。气体分配比将影响分离过程中的产品纯度和能耗，适当的气体分配比不仅可以降低隔壁塔的能耗还可以大幅度地提高精馏产品的纯度。气体流量分配一般有两种方法：（1）调整隔板位置，通过控制隔板两侧的气体流通面积来控制气体流量。（2）隔板位置不变，采用一些特殊结构的气体分配装置来实现。现有技术已经公开了几种气体分布装置的结构，如下所述。
发明专利201110192770.7公开了一种分壁精馏塔，设有塔底上升气体分配控制系统，包括电脑控制系统、安装于分隔板底部两侧的差压计和气体分配器。所述气体分配器采用传动机构带动叶片运动的形式来调控气体在隔板两侧的流通空间，进而对气体流量灵活调配。其中部分传动机构（齿轮和导向连杆）位于塔体内部，当物料较脏或粘度较大时，会影响齿轮的转动，进而阻碍气体分配器的正常运行；另一方面隔板两侧分别设有一套塔底上升气体分配控制控制系统，设备所占空间较大。
发明专利cn103691144a中公开了一种用于隔板塔中的气体调配装置，该装置在隔板底部两侧各设置一套方形阀片调节机构和液体，通过电机控制传动机构来带动方形阀片调节机构，从而实现对进气通道内的气体流量的调配；还设有专门的液体通道，保证气液分离，避免下降液体对阀片调节机构调节气体流量时的不良影响。但是该装置所占体积大且结构复杂，在隔绝气液相的同时也损失了部分理论板数，减少了气液接触传质的机会。
发明专利201710122781.5公开了一种隔壁塔气相分配比调节装置及控制方法，该装置的应用科恩达效应：装置的某一侧和隔板的某一侧是连通的，改变装置一侧的负压程度间接的可以调节隔板一侧的负压程度，实现气体流量的分配调节。但是由于该装置仅设有一个进风口，且进风口只能设置在主塔段或预分馏塔段一侧，因此即使调节风机功率控制进风口流量，进风口另一侧的塔段气体流量永远大于进风口侧的塔段气体流量，无法实现均衡调节。
技术实现要素：
本发明提供一种适用于隔壁塔的气体分配装置，采用整体式结构对隔板两侧的气体流量进行灵活调配，结构简单，易于操控，解决了现有技术中需要两个气体分配装置分别控制，传动部件较多，气液相分离且不能均衡调节的缺陷。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种适用于隔壁塔的气体分配装置，包括电机，电机轴，联轴器，壳体，挡板，筋板，转动轴，翅片，叶片，气体流量计，dcs控制系统，管线，铰链结构，螺栓，铰座，螺母，拉杆。其特征在于：所述气体分配装置位于隔壁塔隔板的正下方，所述壳体为空心圆柱结构，且壳体的外径比塔内径小2~4mm，壳体中央设有一垂直挡板，其厚度为20~30mm，将该气体分配装置内分为两个完全相同的空间，该挡板的上表面与塔内隔板的下表面重合；壳体水平方向两侧和同一位置塔体上分别开有一个圆形通孔，圆形通孔直径为φ10~φ20mm，通过该圆形通孔中间分别设有一根转动轴，该转动轴外侧均伸出塔体，并分别连接有一联轴器，联轴器外侧通过电机轴分别连接有一个电机，由电机带动电机轴和转动轴转动，转动轴内侧顶在挡板上，挡板上对应转动轴的位置上分别开有一圆形凹槽，凹槽深度3~5mm，转动轴插入凹槽中并且可自由转动，挡板两侧的转动轴各自转动互不影响；转动轴上焊接有叶片，所述叶片为一整片半圆弧形，叶片外径比壳体内径小1~2mm，叶片直边的形状与挡板两侧吻合，叶片厚度为3~10mm，叶片表面焊接有若干翅片，翅片根部一直延伸到转动轴上；该气体分布装置上方分别设有气体流量计，对分布后的气体流量进行监测，塔体外还分别设有dcs控制系统，气体流量计与dcs控制系统通过若干管线连接，该系统将收集气体流量计测得的流量信号，并将其转换为电信号，进一步控制电机转动。
上述技术方案中，所述气体分配装置的壳体厚度为30~50mm，高度为100~200mm，壳体下方沿其圆周方向上均匀的设有4~10个筋板，筋板外侧焊接在塔体内壁上，对整个气体分配装置起支撑作用。
上述技术方案中，所述挡板两侧焊接在壳体的内筒壁上，其上下表面与壳体的上下表面平齐，保证左右两侧空间相互不漏气不漏液。
上述技术方案中，所述叶片为还可以是多叶片，每组叶片上设有一铰链结构，包括转动轴1，转动轴2，转动轴3，叶片1，叶片2，叶片3，所述铰链结构为在叶片下边沿设有一铰座，铰座上开有圆孔，所述铰座上的孔径为5~20mm，通过圆孔设有一螺栓，螺栓相对于铰座水平方向上固定，绕铰座孔中心线可自由转动，螺栓中间开有竖直方向的通孔，通孔中间穿过一根拉杆，拉杆上方伸出螺栓表面的部分设有一螺母，保证拉杆不会从螺栓孔中脱落，通过该结构保证这几组叶片能同时转动，并且当塔径较大、叶片尺寸较大时对叶片起支撑作用。
上述技术方案中，所述分块式叶片的叶片2焊接在转动轴2上，叶片1和叶片3分别焊接在转动轴1和转动轴3上，转动轴1和转动轴3一边固定在壳体上，另一边固定在挡板上，对应的壳体和挡板上均开有凹槽，转动轴1和转动轴3插入其中，并可自由转动。
上述技术方案中，所述铰链结构的数量为1~3个，相互两个铰链结构之间距离相等，其数量根据叶片的尺寸来定。
上述技术方案中，所述叶片随着转动轴一起转动，且转动轴和叶片与壳体水平表面的倾角β为0°~90°：β为0°时，气体分布装置处于全部关闭状态，即下方的气体无法穿过塔内该部分通道；β为90°时，气体分布装置为全部打开状态，穿过塔内该部分通道的气体流量为最大值。
上述技术方案中，所述翅片厚度为4~8mm，翅片的作用是提高气体的湍动程度，加快气体流速，并提高叶片的强度，使得气体流量过大时不会被冲弯。
上述技术方案中，所述隔壁塔直径小于1m时，采用单叶片结构，隔壁塔直径大于1m时，采用多叶片结构。
一种隔壁塔，所述隔壁塔安装有上述的适用于隔壁塔的气体分配装置。
本发明的工作过程是：初始状态下气体分布装置处于全部打开状态，其叶片倾角β为90°，其下方的气体穿过挡板两侧进入到上方隔板两侧的空间内时，气体流量计测量此时隔壁塔左侧流量l10和右侧流量l20，并将数据传送到dcs控制系统。定义气体流量比η=l1/l2，初始气体流量比η0=l10/l20，dcs控制系统将这初始气体流量比η0与预先设定好的气体流量比η进行比较：如果η0>η，则保持隔壁塔右侧流量l20不变，减小隔壁塔左侧流量l10，此时dcs控制系统做出判断并控制电机转动相应角度，电机通过电机轴和联轴器控制转动轴做同步运动，并带动焊接在转动轴上的叶片转动一定角度。此时气体流量分布装置挡板左侧的气体流通面积减小，即通过该空间内的气体流量减小。调整结束后，气体流量计再测量此时隔壁塔左侧流量l11，dcs控制系统再根据该流量重新计算此时的气体分配比η1，并将η1与设定气体流量比η0比较，如此循环工作，直到达到预定的气体流量比为止。该控制方案中，相同原理的还可以保持隔壁塔左侧气体流量不变，调整其右侧气体流量。
多叶片时转动轴带动焊接在转动轴上的叶片2转动一定角度，叶片2转动时通过铰链结构带动拉杆向上或向下运动，拉杆进一步带动叶片1和叶片3做出相同的动作，来改变挡板两侧的气体流通面积，如此循环工作，直到达到预定的气体流量比为止。
与现有技术相比，本发明的优点是：
（1）采用整体式气体分布装置，结构简单，便于安装，避免了隔壁塔隔板两侧各安装一个气体分布装置的情况。
（2）利用叶片转动改变气体流通面积来控制气体流量，调配灵活，及时，更可以用来微调气体流量比。
（3）塔内传动部件较少，不易损坏，易于拆卸清洗和更换。
（4）占用塔内空间较小，气液两相在该气体分布装内部空间里也可以进行传质传热，不会增加塔体内部压降，对整塔分离效率影响较小。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明的气体分配装置叶片倾角β=0°时的主视图。
图2为本发明的气体分配装置叶片倾角β=0°时的俯视图。
图3为本发明的气体分配装置叶片倾角β=0°时的侧视图。
图4为本发明的气体分配装置的安装位置示意图。
图5为本发明的气体分配装置叶片倾角β=90°时的主视图。
图6为本发明的气体分配装置叶片倾角β=90°时的俯视图。
图7为本发明的气体分配装置叶片倾角β=90°时的侧视图。
图8为本发明的气体分配装置叶片倾角0<β<90°时的俯视图。
图9为本发明的气体分配装置叶片倾角0<β<90°时的侧视图。
图10为本发明的气体分配装置挡板开槽的局部放大示意图。
图11为本发明的气体分配装置分块式叶片的结构示意图。
图12为本发明的气体分配装置分块式叶片的铰链结构主视图。
图13为本发明的气体分配装置分块式叶片的铰链结构俯视图。
图14为本发明的气体分配装置分块式叶片的铰链结构侧视图。
图中：1.电机，2.电机轴，3.联轴器，4.壳体，5.挡板，6.筋板，7.转动轴，7-1.转动轴1，7-2.转动轴2，7-3.转动轴3，8.翅片，9.叶片，9-1.叶片1，9-2.叶片2，9-3.叶片3，10.气体流量计，11.dcs控制系统，12.管线，13.铰链结构，,13-1.螺栓，13-2.铰座，13-3.螺母，13-4.拉杆，14.隔板。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案作进一步详细描述，所描述的具体实施例仅仅对本发明进行解释说明，并不用以限制本发明。
本发提出了一种适用于隔壁塔的气体分配装置，包括电机1，电机轴2，联轴器3，壳体4，挡板5，筋板6，转动轴7，翅片8，叶片9，气体流量计10，dcs控制系统11，管线12。如图4所示所述气体分配装置位于隔壁塔隔板14的正下方，如图2所示所述气体分配装置的壳体4为空心圆柱结构，且壳体的外径比塔内径小2~4mm，壳体4中央焊接有一垂直挡板5，厚度为20~30mm，将该气体分配装置内分为两个完全相同的空间，保证挡板5两侧物料互相隔离，不漏气不漏液，且该挡板5的上表面与塔内隔板的下表面重合；壳体4水平方向两侧和塔体上同一位置分别开有圆形通孔，圆形通孔直径为φ10~φ20mm，通过该圆形通孔中间分别设有一根转动轴7，该转动轴7外侧均伸出塔体，并分别连接有一联轴器3，联轴器3外侧通过电机轴2分别连接有一个电机1，由电机1带动电机轴2和转动轴7转动；转动轴7内侧顶在挡板5上，挡板5上对应转动轴7的位置上分别开有一圆形凹槽，其局部放大示意图如图10所示，凹槽深度3~5mm，转动轴7插入凹槽中并且可自由转动，挡板5两侧的转动轴7各自转动互不影响；转动轴7上焊接有叶片9，所述叶片9为一整片半圆弧形，叶片9外径比壳体4内径小1~2mm，叶片9直边的形状与挡板5两侧吻合，叶片9厚度为3~10mm，叶片9表面焊接有若干翅片8，翅片8根部一直延伸到转动轴7上；如图4所示该气体分布装置上方分别设有气体流量计10，对分布后的气体流量进行监测，塔体外还分别设有dcs控制系统11，气体流量计10与dcs控制系统11通过若干管线12连接，dcs控制系统11收集气体流量计10测得的流量信号，并将其转换为电信号，进一步控制电机1转动。
所述气体分配装置的壳体4厚度为30~50mm，高度为100~200mm，壳体4下方沿其圆周方向上均匀的设有4~10个筋板6，筋板6外侧焊接在塔体内壁上，对整个气体分配装置起支撑作用。
如图11所示，当塔体直径大于1m时，所述叶片9为还可以是多叶片结构，将一整块半圆弧形叶片9分成2~6组分块式叶片，每组叶片9上设有一铰链结构13。如图12~14所示所述铰链结构13为在叶片9下边沿设有一铰座13-2，铰座13-2上开有圆孔，通过圆孔设有一螺栓13-1，螺栓13-1相对于铰座13-2水平方向上固定，绕铰座13-2圆孔中心线可自由转动，螺栓13-1中间开有竖直方向的通孔，通孔中间穿过一根拉杆13-4，拉杆13-4上方伸出螺栓表面的部分设有一螺母13-3，保证拉杆13-4不会从螺栓孔中脱落，且该铰链结构13中，每组叶片9共用一根拉杆13-4。通过该结构保证这几组叶片9能同时转动，并且当塔径较大、叶片9尺寸较大时对叶片9还可以起支撑作用。
所述铰座13-2上的孔径为5~20mm，螺栓13-1上孔径与铰座13-2上孔径相同，螺栓13-1直径为10~30mm，拉杆13-4直径与螺栓13-1直径相同。
如图11所示，所述分块式叶片的叶片29-2焊接在转动轴27-2上，叶片19-1和叶片39-3分别焊接在转动轴17-1和转动轴37-3上，转动轴17-1和转动轴37-3一边固定在壳体4上，另一边固定在挡板5上，对应的壳体4和挡板5上均开有凹槽，转动轴17-1和转动轴37-3插入其中，并可自由转动。
所述铰链结构13的数量为1~3个，相互两个铰链结构13之间距离相等，其数量根据叶片9的尺寸来定。
所述叶片9随着转动轴7一起转动，且转动轴7和叶片9与壳体4水平表面的倾角β为0°~90°：如图1~3所示，β为0°时，气体分布装置处于全部关闭状态，即下方的气体无法穿过塔内该部分通道；如图5~7所示，β为90°时，气体分布装置为全部打开状态，穿过塔内该部分通道的气体流量为最大值；如图8~9所示，0°<β<90°时，气体分布装置的气体流量居于上述二者之间。对于多叶片结构，叶片的转动角度与单叶片结构相同。
当隔壁塔直径小于1m时，采用单叶片结构，隔壁塔直径大于1m时，采用多叶片结构。
实施例1：本实施例中隔壁塔直径为800mm，气体分配装置壳体4外径为796mm，内径为736mm，高度为100mm，壳体4中央的挡板5厚度为20mm，该挡板5上表面和下表面分别与壳体上下表面平齐，且上表面与隔壁塔隔板下表面重合，保证挡板5两侧的物料相互隔离。壳体4水平方向两侧和塔体上分别开有直径为15mm圆形通孔，通过该圆形通孔中间设有一根转动轴7，转动轴7直径为15mm，转动轴7外侧伸出塔体，并连接有一联轴器3，联轴器3外侧通过电机轴2分别连接有一个电机1。转动轴7内侧顶在挡板5上，挡板5上对应转动轴7的位置上分别开有一圆形凹槽，凹槽深度4mm，转动轴7插入凹槽中并且可自由转动。转动轴7上焊接有一半圆弧形叶片9，叶片外径为734mm，叶片厚度为5mm。叶片9表面焊接有4个翅片，翅片厚度5mm，翅片根部一直延伸到转动轴上。该气体分布装置上方分别设有气体流量计10，塔体外设有dcs控制系统。
初始状态下，气体流量分配装置处于全部打开状态，其叶片倾角β为90°，设定气体流量比η=0.5，此时气体流量计10测得隔壁塔两侧的气体流量为l10和l20，η0=l10/l20=1，η0>η，保持气体分布装置右侧叶片9不动，dcs控制系统11做出判断并控制电机1任一方向转动45°，电机1通过电机轴2和联轴器3控制转动轴7做同步运动，并带动焊接在转动轴上的叶片9同样转动45°，此时气体流量分布装置挡板5左侧的气体流通面积减小50%，气体流量计再测量此时隔壁塔左侧流量l11，dcs控制系统11再根据该流量重新计算此时的气体分配比η1，并将η1与设定气体流量比η0比较，若η1=η0则调配结束。
实施例2：本事实例中隔壁塔直径为2000mm，气体分配装置壳体4外径为1996mm，内径为1896mm，高度为200mm，壳体4中央的挡板5厚度为30mm，壳体4水平方向两侧和塔体上分别开有直径为20mm圆形通孔，穿过该圆形通孔的转动轴27-2直径为20mm，挡板5上凹槽深度5mm，转动轴27-2插入凹槽中并且可自由转动。该装置采用三叶片结构，除转动轴27-2之外，还包括转动轴17-1和转动轴37-3，其直径均为20mm，上述转动轴17-1和转动轴37-3一端插入壳体4内的凹槽，另一端插入挡板5内的凹槽，且能自由转动。三根转动轴上分别焊接有叶片19-1，叶片29-2和叶片39-3，叶片外径为1894，宽度为631mm。叶片下边沿设有铰座13-2，铰座13-2上圆孔直径为16mm，穿过圆孔的螺栓13-1直径为14mm，螺栓中间的通孔直径为12mm，穿过螺栓13-1上通孔的拉杆13-4直径为10mm。所述拉杆13-4长度为1200mm，三个叶片共用一根拉杆13-4。
初始状态下：气体流量分配装置处于全部打开状态，其叶片倾角β为90°，设定气体流量比η=1/3，此时气体流量计10测得隔壁塔两侧的气体流量为l10和l20，η0=l10/l20=1，η0>η，保持气体分布装置右侧叶片不动，dcs控制系统11做出判断并控制电机1任一方向转动60°，电机1通过电机轴2和联轴器3控制转动轴27-2做同步运动，并带动焊接在转动轴上的叶片29-2同样转动60°，叶片29-2的转动会带动拉杆同时运动，拉杆则通过铰链结构带动叶片19-1和叶片39-3同时转动60°。此时气体流量分布装置挡板5左侧的气体流通面积减小2/3，气体流量计再测量此时隔壁塔左侧流量l11，dcs控制系统11再根据该流量重新计算此时的气体分配比η1，并将η1与设定气体流量比η0比较，若η1=η0则调配结束。
上述实施例中，所涉及的零部件及其安装连接方法均是本技术领域所熟知的。
以上所述为本发明的优选实施例，不作为对本发明的限制。实际应用时本发明可以根据不同的隔壁塔直径和工艺参数有不同的设计。凡在本发明的权利要求范围内的结构和形式，所做的任何修改、替换和改进，均应包含在本发明的保护范围之内。