无机化工工艺学-尿素

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1、《无机化工工艺学》上册第二篇尿素第一章绪论第二章尿素生产方法原理第三章尿素生产技术第二篇尿素主要内容1.1尿素的性质1.3尿素生产技术发展1.4尿素生产原则流程第一章绪论1.2尿素的用途及产品规格尿素是哺乳类动物蛋白质代谢后的产物。1773年，罗埃尔（Rouelle）发现，1828年维勒（Wöhler）首次人工合成尿素。⑴物理性质尿素别名碳酰二胺、碳酰胺、脲，分子式：CO(NH2)2，结构式：分子量60.06，外观为无色或白色针状结晶体或粉末，工业或农业品为白色略带微红色固体颗粒，无臭无味，密度1.335g/cm3，熔点132.7℃。尿素易溶

2、于水，在20℃时100ml水中可溶解105克。溶于醇，不溶于乙醚、氯仿。1.1尿素的性质（2）化学性质尿素在强酸溶液中呈弱碱性，能与酸作用生成盐：CO(NH2)2+HNO3→[CO(NH2)2·HNO3]硝酸尿素尿素与盐类作用可生成络合物：4CO(NH2)2+Ca(NO3)2→Ca(NO3)2·4CO(NH2)2尿素与过磷酸钙作用：Ca(H2PO4)2•H2O+CO(NH2)2=CO(NH2)2•H3PO4+CaHPO4+H2O常温下在土壤中脲酶作用下能缓慢水解生成氨和二氧化碳：CO(NH2)2+H2O→NH4COONH2（氨基甲酸铵简称甲铵)

3、+H2O→(NH4)2CO3→2NH3+CO2+H2O尿素60℃以下几乎不水解，60℃以上时缓慢水解，100°C时明显加快，在145℃以上剧烈水解，这也成为尿素溶液加工过程不可逾越的温度。尿素水溶液持续加热可生成缩二脲：2NH2CONH2=NH2CONHCONH2+NH3150~160℃脱氨生成缩二脲、缩三脲和三聚氰酸。尿素的缩合反应是尿素溶液加工过程的有害副反应，缩二脲、缩三脲能抑制种子发芽，加热至160℃分解，产生氨气同时变为氰酸。⑴用作化肥尿素是一种高浓度氮肥，含氮46.22％，是固体氮肥中含氮量最高的(含氮量为硝酸铵的1.3倍，硫酸铵的

4、2.2倍，碳酸氢铵的2.6倍。)。属中性速效肥料，也是生产多种复合肥料的优质氮源，约90%是应用于化肥方面。在土壤中不残留任何有害物质，长期施用没有不良影响。尿素是有机态氮肥，经过土壤中的脲酶作用，水解成碳酸铵或碳酸氢铵后，才能被作物吸收利用:NH3在细菌的作用下硝化为硝酸盐而被作物吸收CO2也可被作物吸收，促进光合作用。因此，尿素要在作物的需肥期前4～8天施用。但水解产物碳酸铵很不稳定，所以施用尿素应深施盖土，防止氮素损失。1.2.1尿素的用途尿素施于土壤铵的碳酸盐水分NH3和CO2水解微生物1.2尿素的用途及产品规格⑵用作工业原料在有机合成

5、中，尿素能与甲醛反应，缩聚成脲醛树脂。医药工业中，尿素是生产利尿剂、镇静剂、止痛剂等的原料。此外，在石油纤维素、造纸、炸药、制革、染料和选矿等生产中也需要用到尿素。⑶用作反刍动物的辅助饲料反刍动物胃中的微生物能将尿素的胺态氮与发酵的碳水化合物作用转变为蛋白质，使肉、奶增产。此外，尿素还是一种非常有效的蛋白质变性物质，它可以有效地破坏非共价键结合的蛋白质，这个特点可以提高一些蛋白质的可溶性。但作为动物辅助饲料的尿素规格和用法有特殊要求，要谨慎使用、科学使用。1991年工农业用尿素标准(GB2440-91)。1.2.2尿素的产品规格≥≥≤≤≤≤≤≤

6、除一般作为氮肥的成品外，还有一些其它类型的尿素成品以满足不同用途的需求。低缩二脲级尿素要求产品缩二脲含量在0.3%以下。主要用于柑橘作物的叶部施肥。饲料级尿素要求不含任何添加剂，颗粒粒度较小，大约0.5mm。尿素产品还可以液体形式提供，作为混合液体化肥的组分之一。最常见的是与硝酸铵混合的水溶液，氮含量32%-35%。为了降低尿素成品的结块性，可在尿素融体中加入少量甲醛（小于0.6%）或在固体颗粒中添加表面活性剂。1.3.1尿素的发展历程⑴尿素的发现与早期合成1828年，维勒（Wöhler）在实验室由氨和氰酸合成尿素：1773年，罗埃尔（Rou

7、elle）蒸发人尿时发现了尿素；在人类历史上，这是第一次用人工方法从无机物制得人体排泄出来的有机化合物尿素，打破了当时流行的“生命力论”，成为现代有机化学兴起的标志。1.3尿素生产技术发展此后，出现了以氨基甲酸铵、碳酸铵及氰氨基钙(石灰氮Ca(CN)2)等作为原料的50余种合成尿素方法。但都因原料难得到或有毒性或因反应条件难以控制或在经济上不合理而在工业上均未得到实现。目前，世界上广泛采用由NH3和CO2直接合成尿素法。1922年，首先在德国的法本公司奥堡工厂实现了工业化生产。30年代中期有了连续生产的不循环法50年代初期发展了半循环法60年代

8、初期生产技术以水溶液全循环法为主70年代初期气提法生产尿素占优势⑵尿素合成的特点可逆、放热、气液相平衡和液相的化学反应，因受化学平衡的限制，NH3和C