MgCl2与压力对水+乙二醇体系中汽液平衡的影响机制及其在脱水工艺中的优化应用

为解决乙二醇(EG)溶剂法制备无水氯化镁(MgCl2)过程中脱水效率低的问题，中国科学院研究人员系统研究了MgCl2浓度(0-10wt%)和压力(11.3-101.3kPa)对水+EG体系汽液平衡(VLE)的影响。研究发现MgCl2会升高平衡温度并降低水的相对挥发性，而降压可显著提升分离效率。该研究通过NRTL模型成功关联实验数据，为工业脱水工艺优化提供了关键热力学依据。

　　

在化工生产领域，乙二醇(EG)作为重要的有机溶剂和化工中间体，其纯化过程直接关系到下游产品质量。特别是在"醇氨法"制备无水氯化镁(MgCl₂)的工艺中，EG溶剂中的微量水分会与后续氨化步骤的原料反应生成氢氧化镁沉淀，不仅阻碍反应进程，还会造成EG溶剂的浪费。传统脱水工艺面临两大难题：一是体系中溶解的MgCl₂会改变水-EG的热力学行为，二是高温操作可能导致EG热分解（215℃）。这些瓶颈问题亟需从分子热力学角度揭示盐效应对汽液平衡(VLE)的作用机制。

针对这一关键技术难题，中国科学院过程工程研究所的Weichao Tang等人在《Fluid Phase Equilibria》发表了创新性研究成果。研究团队采用改进的Ellis汽液平衡仪，通过等压法测定了101.3kPa下含0-10wt% MgCl₂的三元体系VLE数据，并考察了71.3/41.3/11.3kPa低压条件下的相平衡特性。关键技术包括：Van Ness法验证数据热力学一致性、NRTL模型参数回归、相对挥发性(α)计算等。

Materials
实验选用纯度>99%的EG和经卡尔费休法验证的无水MgCl₂，所有试剂未经进一步纯化。

Vapor-liquid equilibrium theory
基于修正的汽液平衡方程，研究简化了中低压条件下的计算模型，通过式γ_i=y_iP/x_iP_i^S精确计算活度系数，并建立α₁₂=(γ₁P₁^S)/(γ₂P₂^S)评估分离效能。

Validation of the apparatus
通过测定水-EG二元体系在101.3kPa下的VLE数据验证装置可靠性，结果显示温度偏差<0.53K，气相摩尔分数偏差<0.006。

Conclusion
研究发现：10wt% MgCl₂可使体系平衡温度升高12-15K，同时使水的相对挥发性降低18-22%；而将系统压力从101.3kPa降至11.3kPa时，α值可提升2.3倍。NRTL模型成功关联实验数据，RMSD温度偏差<0.53K。

该研究首次建立了水+EG+MgCl₂三元体系的完整VLE数据库，揭示了"降压操作"可有效规避EG热分解风险的机制。研究成果为优化工业脱水工艺提供了关键理论支撑，特别是为高盐含量体系的节能分离开发了新思路。通过精确调控MgCl₂浓度(建议≤10wt%)和操作压力(推荐41.3-71.3kPa)，可实现EG的高效回收与无水MgCl₂的绿色制备。