2025年丙二醇甲醚醋酸酯行业技术分析：双效热耦合精馏工艺助力废稀释剂回收的模拟与优化

  中国报告大厅网讯，丙二醇甲醚醋酸酯作为一种具有良好溶解性和热稳定性的高级有机溶剂，在多个领域有着广泛应用。在彩色液晶显示器生产过程中，其作用尤为关键。然而，生产过程中产生的大量含PGMEA 的废稀释剂，若不妥善处理，不仅会造成环境污染，还会导致资源浪费。随着环保法规日益严格以及节能降耗需求的不断增加，如何高效回收废稀释剂中的PGMEA成为行业关注焦点。2025年，相关技术不断发展，其中利用 Aspen Plus 软件模拟双效热耦合精馏工艺回收丙二醇甲醚醋酸酯行业取得了显著进展，为行业提供了新的解决方案。

  一、丙二醇甲醚醋酸酯回收模型的构建与验证

  1.1 工艺流程设计

  基于双效热耦合精馏工艺的 PGMEA 回收单元，其精馏单元由脱轻组分塔和脱重组分塔构成。脱重组分塔设为高压精馏塔，采用锅炉蒸汽间接加热;脱轻组分塔设为低压精馏塔，利用脱重组分塔塔顶蒸汽通过再沸器进行加热，其顶部蒸汽则采用循环冷却水冷凝。

  废稀释剂先进入原料蒸发器，经蒸汽间接加热，可挥发性物质以气相进入脱轻组分塔，光刻胶和金属盐等固体杂质残留于蒸发器内定期外排。进入脱轻组分塔的可挥发性物质，其中的 H₂O 和低沸点杂质从顶部冷凝采出后由生化车间处理，剩余高沸点杂质进入脱重组分塔，最终 PGMEA 从脱重组分塔顶部冷凝采出。

  1.2 物性方法及模块选择

  在 Aspen Plus 软件模拟中，采用软件内置的 UNIQUAC - HOC 模型。双效热耦合精馏单元是模拟重点，真空泵、冷凝器和再沸器在集成塔环境中模拟。假设挥发性有机物与不挥发精馏残渣在原料蒸发器中完全分离，PGMEA 回收单元各塔设备参数为：原料蒸发器为刮板式;脱轻组分塔为填料塔，填料高度 9m;脱重组分塔为填料塔，填料高度 20m，且填料理论板数每米 5 层。

  1.3 原料基础数据

  某薄膜晶体管液晶显示器(TFT - LCD)生产企业的废稀释剂流量为 1000kg/h，其主要组成中 PGMEA 质量分数高达 94.1%，还含有丙二醇甲醚(PGME)、3 - 甲氧基丙酸甲酯(MMP)、二乙二醇二乙醚(DGDE)、H₂O 以及不挥发性残渣等。各组分沸点和质量分数具体如下：PGMEA 沸点 146℃，质量分数 94.1%;PGME 沸点 120℃，质量分数 0.4%;MMP 沸点 143℃，质量分数 0.8%;DGDE 沸点 180 - 190℃，质量分数 1.1%;H₂O 沸点 100℃，质量分数 1.2%;不挥发性残渣质量分数 2.4%。

  1.4 模型验证

  采用 UNIQUAC - HOC 模型拟合得到的 PGMEA - H₂O 体系物性参数显示，在 53.3kPa 下 PGMEA - H₂O 体系气 - 液平衡参数结果与实验数据基本吻合，说明该模型可用于模拟此 PGMEA 回收单元。同时，流程模拟计算收敛误差设置为 1×10⁻⁶，以保障计算结果精度。

  二、丙二醇甲醚醋酸酯回收流程的模拟与优化

  2.1 脱轻组分塔的优化分析

  《2025-2030年全球及中国丙二醇甲醚醋酸酯行业市场现状调研及发展前景分析报告》指出，设定废稀释剂进料量为 1000kg/h，脱轻组分塔操作压力 35kPa(绝压)，塔顶采出量 35kg/h，以脱轻组分塔除 H₂O 率不低于 99%，除 H₂O 后废稀释剂中 H₂O 质量分数不高于 0.05% 为控制目标。调节脱轻组分塔再沸器热负荷，分析发现脱轻组分塔除 H₂O 率和回流比均随再沸器热负荷增加而增加。当热负荷为 1300MJ/h 时，除 H₂O 率达 99.01%，回流比为 40.08，此时脱轻组分塔底部物料中 H₂O 质量分数为 0.01%，满足控制目标。

  2.2 脱重组分塔的优化探究

  2.2.1 塔顶采出量对 PGMEA 品质的影响

  考虑到物料在设备和管道中的热量损失，设定脱重组分塔与脱轻组分塔之间的能量传递损失在 5% 以下，传热温差不小于 10℃。当脱轻组分塔再沸器热负荷为 1300MJ/h 时，脱重组分塔塔顶冷凝潜热需控制在 1368.4MJ/h 以下，将脱重组分塔顶部冷凝热负荷设定为 1365MJ/h。以 PGMEA 质量分数不低于 99% 为优化目标，分析塔顶采出量对 PGMEA 品质的影响。结果表明，经脱轻组分塔处理后的废稀释剂中少量的 H₂O 和 PGME 在脱重组分塔中随 PGMEA 一起从塔顶采出。塔顶采出量较低时，PGMEA 质量分数低，产品主要为 H₂O、PGME 和 MMP;随着塔顶采出量增加，PGMEA 质量分数逐渐提高，当塔顶采出量为 930kg/h 时，PGMEA 质量分数达最大 99.14%，此时脱重组分塔回流比为 3.54，PGMEA 回收率为 97.98%，原料中的 PGMEA 几乎全部回收;继续增加塔顶采出量，高沸点组分 DGDE 逐渐向塔顶上移进入产品，导致 PGMEA 质量分数下降，当塔顶采出量达 933kg/h 时，PGMEA 质量分数降至 99% 以下，所以塔顶采出量为 930kg/h 较为适宜。

  2.2.2 进料位置对 PGMEA 品质的影响

  精馏塔进料位置影响塔内气液相分布，进而影响物料分离效果和产品品质。设定脱重组分塔塔顶采出量为 930kg/h，分析不同理论塔板进料位置对 PGMEA 品质的影响。结果显示，H₂O 和 PGME 质量分数几乎不受理论塔板数影响，当废稀释剂从脱重组分塔第 18 - 65 层理论塔板进料时，PGMEA 质量分数始终稳定在 99.24%。理论进料塔板数过低或过高，会使脱重组分塔的提馏段或精馏段理论塔板层数不足，导致产品中 DGDE 质量分数增加。由于脱重组分塔采用孔板波纹填料设计，填料高度为 20m，分为 4 段，每段填料高度 5m，每米填料理论塔板数为 5 层，即每段填料理论塔板数为 25 层，因此设计废稀释剂从第 2 和第 3 段填料之间进料，进料位置为第 50 层理论塔板。

  2.3 优化效果评估

  通过 Aspen Plus 软件模拟，得到脱重组分塔操作压力为 49kPa(绝压)，塔顶操作温度为 121.9℃的优化工艺参数。在此最佳工况下，模拟双效热耦合精馏工艺处理某 TFT - LCD 企业废稀释剂，物料平衡结果显示，最终在脱重组分塔塔顶获得质量分数 99.24% 的 PGMEA 产品，回收率达 98.08%。精馏单元仅脱重组分塔采用外部能源供热，优化后的脱重组分塔需 1376MJ/h 热负荷，而脱重组分塔塔顶采出量为 930kg/h，即每生产 1t PGMEA 产品，双效热耦合精馏工艺能耗为 1480MJ，相比常规精馏回收工艺能耗(1980MJ/t)，节能约 25.3%。脱轻组分塔塔顶主要采出 H₂O 和低沸点杂质，其中 PGMEA 质量分数为 51.59%，因废 H₂O 量少且 PGMEA 与 H₂O 共沸，采用常规精馏回收经济效益低，所以脱轻组分塔采出液需进入生化车间进一步处理，或待废 H₂O 累积到一定量时，采用共沸精馏工艺回收其中的 PGMEA。

  三、总结

  在2025年丙二醇甲醚醋酸酯行业技术发展进程中，针对废稀释剂中 PGMEA 回收这一关键问题，通过构建基于双效热耦合精馏工艺的模拟模型，并进行全面优化，取得了令人瞩目的成果。

  在脱轻组分塔操作方面，当操作压力为 35kPa，塔顶采出量为 35kg/h，再沸器热负荷达到 1300MJ/h 时，展现出极佳的除水性能，除 H₂O 率高达 99.01%，回流比为 40.08 ，有效保障了进入后续流程物料的低含水量，为提高最终 PGMEA 产品质量奠定了基础。

  脱重组分塔的优化成果同样显著。塔顶采出量设定为 930kg/h 时，原料中的 PGMEA 几乎实现全部回收，质量分数高达 99.14%，回收率达 97.98% 。从进料位置来看，采用孔板波纹填料设计的脱重组分塔，当从第 18 - 65 层理论塔板进料时，PGMEA 质量分数稳定在 99.24% 以上，确定了最佳进料位置为第 50 层理论塔板，极大提升了分离效率和产品品质。

  从整体工艺能耗角度评估，利用 Aspen Plus 软件模拟优化的双效热耦合精馏工艺，每生产 1t PGMEA 产品能耗仅为 1480MJ，相较于常规精馏回收工艺，节能约 25.3% ，这不仅符合当前环保和节能降耗的行业发展趋势，更为企业降低生产成本、提高市场竞争力提供了有力支持。

  综上，2025年在丙二醇甲醚醋酸酯行业技术领域，双效热耦合精馏工艺在废稀释剂中 PGMEA 回收方面展现出卓越的性能和巨大的应用潜力，有望推动行业在资源回收利用和绿色生产方面迈向新的高度。

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