无机化学工艺学-化肥工业

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1、第六章化肥工业主要内容概述尿素的性质尿素的生产方法尿素生产的工艺第一章概述化肥工业是化学工业中一个非常重要的部分，是提高农业产量的主要途径之一。土壤的成分是由SiO2、Al2O3、Fe2O3、TiO2、MnO2、CaO、MgO、K2O、Na2O等成分所组成。植物在土壤中生长所需要的成分除水和空气外，还需要有11种元素，即碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁、硫、硅、铁及微量元素锰、硼、锌、钼、钴、铜、氯等。其中最重要的是氮、磷、钾，习惯上称为肥料三要素。第一章概述氮作为蛋白质有组成成分，在植物生长发育中是必

2、不可少的。也是植物进行光合作用起决定作用的叶绿素的组成部分。氮还能帮助作物分殖。一旦植物缺氮，具体表现就是叶片退绿，颜色越来越淡，植物生长弱小，抗病虫力差。氮肥的主要作用是：(1)提高生物总量和经济产量；(2)改善农作物的营养价值，特别能增加种子中蛋白质含量，提高食品的营养价值。磷不仅参与许多重要的物质代谢过程，也是许多器官的组成成分，在植物的生长发育中起着极为重要的作用。磷是组成细胞核、原生质的重要元素，是核酸及核苷酸的组成部分。作物体内磷脂、酶类和植素中均含有磷，磷参与构成生物膜及碳水化合物，含氮

3、物质和脂肪的合成、分解和运转等代谢过程，是作物生长发育必不可少的养分。磷可明显提高蔬菜作物的抗旱、抗寒和抗盐能力，并有提早成熟、增加产量和改善品质的作用。蔬菜作物缺磷植株矮小，叶片直立，暗绿色。缺磷较严重时，因糖类运输受阻，在叶片中积累，形成花青素，植株基部叶片或茎出现紫红色的条纹或斑点。钾能促进碳水化合物和蛋白质的合成，增强抗病能力，提高作物质量。钾呈离子状态溶于植物汁液之中，其主要功能与植物的新陈代谢有关。钾能够促进光合作用，缺钾使光合作用减弱。钾能明显地提高植物对氮的吸收和利用，并很快转化为蛋白

4、质。钾还能促进植物经济用水。由于钾离子能较多地累积在作物细胞之中，因此使细胞渗透压增加并使水分从低浓度的土壤溶液中向高浓度的根细胞中移动。在钾供应充足时，作物能有效地利用水分，并保持在体内，减少水分的蒸腾作用。钾的另一特点是有助于作物的抗逆性。钾的重要生理作用之一是增强细胞对环境条件的调节作用。钾能增强植物对各种不良状况的忍受能力，如干旱、低温、含盐量、病虫危害、倒伏等。植物最常见的缺钾症状是沿叶缘的灼伤状，首先从下部的老叶片开始，逐步向上部叶片扩展。缺钾植物生长缓慢，根系发育差。茎杆脆弱，常出现倒伏

5、。种子和果实小且干皱。植株对病害的抗性低。所以氮、磷、钾是作物所需最多的三大营养元素肥料。我国有化肥还远远满足不了农业生产的需求。人均化肥的消费水平仍很低，化肥的品种单一，氮、磷、钾比例失调，还不能满足农业的需求。所以我国化肥工业还需要发展高浓度化肥，加强磷、钾资源的开发。中国50~60年代，化肥仅占农用肥料的20%，为发展农业，提高农业产量，化肥工业又了较大的发展。80年代，化肥已高于农家肥，同时生产规模也大型化，如氮肥生产规模已可与1kt·d-1合成氨相配套，磷肥生产规模已达1kt·d-1P2O5

6、。但化肥成本高利润薄。1988年，中国化肥产量为17.27Mt，其中磷肥为3.618Mt。化肥及其有效成分肥料NP2O5K2O氮肥硫酸铵尿素硝酸铵氯化铵硝酸钾碳酸氢铵21.046.035.026.013.816.8~17.049.0磷肥过磷酸钙重过磷酸钙热法磷肥磷酸铵12.0~18.017.139.515~4046.0~52.0钾肥硫酸钾49.854.4氯化钾多元混配肥料粒状肥料粉状肥料液体肥料12.49.39.013.69.05.012.09.25.01.化肥在农业生产中的作用和地位不可替代　　密切

7、相关1.1贡献率地球上三大食物生产系统----海洋、草场、土地在土地生产系统中，过去40年时间里，世界粮食产量增长的源动力是化肥使用量的增加对粮食增长量的贡献率肥料50%遗传改良35%其它15%1.2保证粮食安全人多地少的矛盾日益尖锐，在中国尤甚。20世纪初至中叶-----少量化肥----粮食难以保证1980年代----化肥为主----产量大幅度上升1990年代-----大量化肥----丰衣足食据预测，至2030年人口13-------16亿粮食400Kg/人-------增加1400亿Kg化肥增加1

8、40亿Kg1975—1996年世界化肥消费量走势(来源：FAO单位：100万吨)1.3化肥消费数据来源：中国农业年鉴　　　　单位：万吨肥料施用量(万吨）1975年以来我国肥料施用量与粮食总产量的变化粮食总产（万吨）、单产（kg/10hm2）第二章尿素的性质尿素，又称脲，或碳酰二胺，分子式CO(NH2)2，化学结构式为，相对分子质量60.056。1773年，鲁爱尔（Rouelle）在蒸发人尿时，得到固体残渣，再用酒精抽提并蒸干，制得白色尿素结晶。在人类及哺