尿素合成
尿素合成方式
尿素合成方式
尿素合成方式：
方法一：用二氧化碳和氨在高温，高压下合成氨基甲酸铵，经分解，吸收转化后，结晶，分离，干燥而成。
方法二：其制备方法是将经过净化的氨与二氧化碳按摩尔比2、8到4、5混合进入合成塔，塔内压力为13、8到24、6 帕，温度为180到200摄氏度，反应物料停留时间为25至40分钟，得到含过剩氨和氨基甲酸铵的尿素溶液，经减压降温，将分离出氨和氨基甲酸铵后的脲液蒸发到百分之99、5以上，然后在造粒塔造粒得到尿素成品。
方法三：尿素中哺乳动物体内蛋白质代谢的最终产物。
1922年，在德国实现了用氨和二氧化碳合成尿素的工业化生产。
氨与二氧化碳反应生成氨基甲酸胺，再脱水生成尿素。
合成尿素是利用氨和二氧化碳为原料，在高压、高温下进行合成尿素的过程。
尿素是由液氨和气体二氧化碳在高温高压条件下反应生成的。
这两个原料来自一个前工序，那就是合成氨工序，合成氨工艺的两大产品就是液氨跟二氧化碳气体。
天然气经过洗涤除尘，它的主要成为是甲烷，经过铁系催化剂进行脱硫后采用蒸汽转化，将CH4转化成CO和CO2，生产尿素的原料CO2就有了，蒸汽转化反应之后经过变换，就有了CO、CO2、H2这三类气体，而CO、H2都是可以燃烧的，继续返回前系统循环使用，最后剩余的H2与来自空气中的氮气在高温高压的条
件下反应生成氨，气氨经冷却后形成液氨被送至尿素工序，与CO2反应生成尿素。
尿素生产原理、工艺流程及工艺指标
尿素生产原理、工艺流程及工艺指标1.生产原理尿素是通过液氨和气体二氧化碳的合成来完成的，在合成塔D201中，氨和二氧化碳反应生成氨基甲酸铵，氨基甲酸铵脱水生成尿素和水，这个过程分两步进行。
第一步:2NH3，CO2 NH2COONH4，Q第二步:NH4COONH2 CO(NH2)2，H2O,Q第一步是放热的快速反应，第二步是微吸热反应，反应速度较慢，它是合成尿素过程中的控制反应。
1、2工艺流程:尿素装置工艺主要包括:CO2压缩和脱氢、液氨升压、合成和气提、循环、蒸发、解吸和水解以及大颗粒造粒等工序。
1、2、1 二氧化碳压缩和脱氢从合成氨装置来的CO2气体，经过CO2液滴分离器与来自空压站的工艺空气混合(空气量为二氧化碳体积4%)，进入二氧化碳压缩机。
二氧化碳出压缩机三段进脱硫、脱氢反应器，脱氢反应器内装铂系催化剂，操作温度:入口?150?，出口?200?。
脱氢的目的是防止高压洗涤器可燃气体积聚发生爆炸。
在脱氢反应器中H2被氧化为H2O，脱氢后二氧化碳含氢及其它可燃气体小于50ppm，经脱硫、脱氢后，进入压缩机四段、五段压缩，最终压缩到14.7MPa(绝)进入汽提塔。
二氧化碳压缩机设有中间冷凝器和分离器，二氧化碳压缩机压缩气体设有三个回路，以适应尿素生产负荷的变化，多余的二氧化碳由放空管放空。
2 液氨升压 1、2、液氨来自合成氨装置氨库，压力为2.3 MPa(绝),温度为20?,进入液氨过滤器,经过滤后进入高压氨泵的入口,液氨流量在一定的范围内可以自调,并设有副线以备开停车及倒泵用.主管上装有流量计.液氨经高压氨泵加压到18.34 MPa(绝)，高压液氨泵是电动往复式柱塞泵，并带变频调速器，可在20—110%的范围内变化，在总控室有流量记录，从这个记录来判断进入系统的氨量，以维持正常生产时的原料N/C(摩尔比)为2.05:1。
高压液氨送到高压喷射器，作为喷射物料，将高压洗涤器来的甲铵带入高压冷凝器，高压液氨泵前后管线均设有安全阀，以保证装置设备安全。
尿素合成方式
尿素合成方式尿素是一种有机氮化合物，主要用于农业用肥和药用等方面，在工业上也用于制作各种化学制品，并活跃于水体中。
为了保证农业用肥的质量，尿素的生产必须遵循规范化的工艺流程，其中最重要的就是合成尿素的过程。
尿素的合成主要是用氮气、碳氢化合物和水反应而生成，这一反应称为“转化反应(Haber-Bosch反应)”，它是20世纪初分子结构与反应动力学研究中最重要的反应之一。
首先，氮和氢气被送入反应器，并通过电极加热，以温度高达400-450℃，并在压力接近200巴左右，将氮气和氢气以2: 3的比例完全混合，从而进行转化反应。
反应产物中含有大量的氧化氮污染物，而这些污染物可以在后续的净化步骤中分离出来。
接下来，尿素的净化过程首先要将含氧化氮污染物的废气进行碳酸钙吸附。
其次，将含有氢氧化物的混合气体置于活性炭塔中，在活性炭表面上，氢氧化物发生吸附反应，使其中的氧化氮减少30-70%。
最后，将尿素以水为溶剂，用蒸馏法将尿素从混合液中蒸发出来，从而得到纯尿素。
上述就是尿素的合成方法，总之，尿素的合成要经历气体混合、反应生成、净化处理和提纯四个步骤，这种过程具有较高的技术难度，同时也要求生产企业的设备具有良好的性能。
此外，在尿素合成过程中，应该注意以下几方面：第一，尿素生产企业应当遵守国家法规和行业标准，尊重环境保护，并严格管理生产环节，确保尿素生产的质量和安全。
第二，尿素生产企业应当加强设备维护，确保设备如反应器、管道、煤气轮机等的性能良好，具备良好的稳定性和安全性，以保证尿素的生产。
第三，尿素生产企业应当建立完善的安全管理制度，对生产现场的运行工作进行全面检查，并采取有效措施，确保工作环境的安全。
以上就是尿素合成方式，尿素合成的过程要求设备性能高，工作安全，严格检查，同时注意环境保护，这样才能保证尿素的质量和安全。
尿素合成工艺流程
尿素合成工艺流程尿素合成工艺流程尿素是一种重要的化肥，广泛用于农业生产。
它由两种主要原料—氨和二氧化碳合成而成。
下面是尿素合成的工艺流程。
第一步：制备氨气将天然气或者其他石油化工产品作为原料，经过脱硫、脱水等处理，得到高纯度的氢气。
然后将氢气和氮气以一定比例混合，经过压缩、冷却和吸附等操作，制备得到高纯度的氨气。
第二步：制备尿素溶液将氨气和液态二氧化碳按照一定的比例同时进入反应器，反应温度通常在160-200摄氏度之间。
经过反应，氨气和二氧化碳发生彼此的反应，生成尿素溶液。
此时，尿素溶液中还含有一定量的氨化物、卡尔氏氮化碳和少量的铵盐。
第三步：尿素结晶将尿素溶液经过蒸发和降温的过程，使得尿素逐渐结晶出来。
通过调节温度和压力，使得产生合适大小的尿素结晶颗粒，方便后续的分离和提纯。
第四步：尿素过滤将产生的尿素结晶颗粒经过过滤分离，去除其中的杂质和溶液。
此过程也可以通过离心、真空过滤等方式进行，得到高纯度的尿素颗粒。
第五步：尿素干燥将过滤得到的湿尿素颗粒进行干燥处理，去除其中的水分。
通常可以使用流化床干燥器或者气流干燥器等设备，将湿尿素颗粒在一定的温度下，通过热风吹干，使得尿素颗粒的水分含量降到一定的标准，以利于后续的包装和储存。
第六步：尿素包装将干燥后的尿素颗粒进行包装，通常采用编织袋或者塑料袋装填，以便于运输和销售。
尿素合成工艺流程主要包括氨气制备、尿素溶液制备、尿素结晶、尿素过滤、尿素干燥和尿素包装等环节。
这个流程既简单又高效，可以使得尿素生产达到规模化和工业化的要求，并且可以保证产品的质量和纯度。
同时，这个工艺流程也具备一定的环保性，能够有效地处理和循环利用一些废水、废气和废渣，减少对环境的污染。
尿素合成工艺流程的不断改进和优化，不仅提高了尿素合成的产量和质量，也降低了生产成本。
同时，也为农业生产提供了高效、可靠的化肥产品，促进了农业的发展和粮食的丰收。
尿素合成工艺的研究和应用将继续推进农业的可持续发展，为保障粮食安全和农业生态环境的改善做出贡献。
尿素合成
尿素合成工艺流程2.1尿素合成原理尿素合成的原料是氨和二氧化碳，后者是合成氨厂的副产品。
尿素合成反应分两步进行：①氨与二氧化碳作用生成氨基甲酸铵(简称甲铵)；②甲铵脱水生成尿素，其反应式为：2NH3+CO2→NH2COONH4+159.47kJ①NH2COONH4→CO(NH2)2+H2O-28.49kJ②总反应为：2NH3+CO2→CO(NH2)2+H2O-103.7kJ。
式①该步反应是一个可逆，强放热体积缩小的反应，在一定条件下，此反应率很快，容易达到平衡，且此反应二氧化碳的平衡转化率很高。
式②是可逆慢速微吸热的可逆反应,平衡转化率一般为50%~70%，也是是尿素合成中的控制速率的反应,该步需要在液相中进行。
氨与二氧化碳的摩尔比为2.0，温度为170~190℃时，压力高到足以使反应物得以保持液态时，甲铵转化成尿素的转化率(以CO2计)为50%；其反应速率随温度的提高而增大。
温度不变，转化率随压力的升高而增大，转化率达到某一值后，压力升高，转化率并不会有明显变化，此时，几乎全部反应混合物都以液态形式存在于合成系统中。
氨和二氧化碳的摩尔比提高，二氧化碳转化率增加，氨的转化率降低。
实际生产工艺过程中一般要求氨与二氧化碳的摩尔比≥3，这是由于氨的回收较二氧化碳容易，因此都需要使氨过量。
反应物料中水的存在将降低转化率，在工业设计过程中需要把循环物料中水分量降低到最小限度。
反应物料停留时间的增加可使转化率提高，但是这种做法并不经济。
典型的尿素合成工艺操作条件为温度180~200℃、压力13.8~24.6MPa、反应物料停留时间25~40min，氨与二氧化碳摩尔比2.8~4.5。
2.2水溶液全循环法工艺流程水溶液全循环法生产工艺流程详见图2去回收系统CO 2氨基甲酸铵液液氨 水溶液全循环法合成尿素示意流程图1-预反应器；2-尿素合成塔；3-预分离器；4-中压循环加热器；5-中压循环分离器；6-精馏塔；7-低压循环加热器；8-低压循环分离器；9-闪蒸槽；10-尿素贮槽；11-尿素溶液泵；12-一段蒸发加热器；13-一段蒸发分离器；14-二段蒸发加热器；15-二段蒸发分离器；16-熔融尿素泵； 17-造粒塔水溶液全循环法生产工艺流程说明如下:(1)二氧化碳的压缩与净化:纯度为96.2％的原料二氧化碳经一二段压缩到0.981～1.128MPa(绝经脱硫净化工序后，经五段压缩至21.61Mpa ，气体温度约为125℃，送往尿素合成塔。
尿素合成途径
尿素合成途径
尿素合成途径有两种主要方法：哈伯法和尿酸法。
1. 哈伯法：
哈伯法是目前最主要的尿素合成方法，也被称为传统的哈伯-博斯奇过程。
该方法包括以下几个步骤：
1) 氨气与二氧化碳在高温（180-250°C）和高压（150-300 atm）条件下通过催化剂（通常为金属催化剂如铁、镍等）反应生成氨基氰酸（NH2CN）。
2) 氨基氰酸水解为尿素（NH2CONH2）。
反应方程式：
2NH3 + CO2 → NH2CN + H2O
NH2CN + 2H2O → NH2CONH2
2. 尿酸法：
尿酸法也被称为从尿酸制取尿素的方法。
该方法包括以下几个步骤：
1) 尿素与醋酸乙酯反应生成尿酸酯。
2) 尿酸酯在碱性条件下加热水解生成尿酸。
3) 尿酸经过氟水化制备氨基氟尿酸。
4) 氨基氟尿酸通过氨水加热反应生成尿素。
反应方程式：
NH2CONH2 + CH3COOC2H5 → HN(CH3)C(O)OC2H5
HN(CH3)C(O)OC2H5 + NaOH + H2O → HN(CH3)C(O)OH + NaOC2H5
HN(CH3)C(O)OH + HF → H2N(H)C(O)F + H2O
H2N(H)C(O)F + NH3 + H2O → NH2CONH2 + HF。
合成尿素的反应
合成尿素的反应尿素是从1827年研究奥地利化学家萨菲尔阿里斯特德弗拉基米尔拉瓦克开始就一直被研究的有机物质。
尿素是一种绿色有机化合物，有特殊的气味，可以用作农药和医药原料，也可以用作有机化合物的中间体，如果要得到它，就需要进行合成尿素的反应。
尿素的合成反应可以分为两个步骤：一是将氨气和二氧化碳经过一系列化学反应合成尿脲；二是将尿脲经过一系列化学反应合成尿素。
首先，将氨气与二氧化碳反应以产生尿脲，在反应中，氨气与二氧化碳在由叉状锰离子活化的水溶液中发生反应，氨气变成碳酰胺，碳酰胺再经过碳酸化变成尿脲。
碳酸化是一个三步反应：首先将碳酰胺与由叉状锰离子活化的氨气反应；然后将产生的氨基甲酸与二氧化碳反应；最后将氨基甲酸与氢氧化钠反应，从而产生尿脲。
接着，尿脲受热变成酰胺，再经过还原发生反应，最终合成尿素，这个反应叫做尿脲烷化反应。
这个反应有两步：首先将尿脲经热处理变成酰胺；然后将酰胺加入过氧化氢和银离子的氢氧化钠溶液中，使酰胺分解成过氧化胺和尿素，这一步可以由银离子催化，产物主要为尿素。
总而言之，合成尿素的反应主要分为氨气和二氧化碳反应合成尿脲，尿脲烷化反应合成尿素两步。
这个反应可以较容易地实现，且体系稳定，产率比较高。
通过对同位素稳定性的研究，也得出了尿素的合成的特点，表明其是一个值得研究的有趣课题。
尿素的合成反应不仅在理论上有重要的意义，它也在实践中得到广泛的应用。
它可以用来制备一类重要的农药尿素类杀虫剂，有助于降低害虫的侵害；也可以用来合成一些重要的抗菌药物，有效阻止细菌繁殖；同时也可以合成一些有机中间体，用来作为其他化合物的合成原料。
综上所述，合成尿素的反应是一个重要的化学反应，它可以通过氨气和二氧化碳反应以及尿脲烷化反应来实现，这种反应在理论和实践上都具有重要的意义，可以用来制备农药、抗菌药物，甚至是有机化合物的中间体，是一个极具研究价值的化学反应。
尿素生产工艺流程
尿素生产工艺流程
一、氨合成
1.原料：天然气、煤、重油等。
2.反应原理：在高温高压下，原料经过催化反应生成氨气。
3.反应过程：将原料经过压缩、加热、催化等反应过程，最终生成氨气。
4.注意事项：控制反应温度、压力等参数，避免催化剂中毒等问题的发生。
二、尿素合成
1.原料：氨气、二氧化碳。
2.反应原理：在高温高压下，氨气和二氧化碳经过催化反应生成尿素。
3.反应过程：将氨气和二氧化碳分别压缩到高压下，加入催化剂进行反应，生
成尿素。
4.注意事项：控制反应温度、压力等参数，保持催化剂的活性。
三、后处理
1.原料：尿素溶液。
2.处理过程：将尿素溶液进行蒸发、结晶、干燥等处理，得到尿素产品。
3.注意事项：控制蒸发温度、结晶时间等参数，确保产品质量符合要求。
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➢2﹒工业上，可作为高聚物合成材料
工业尿素约有一半用来制成尿素-甲醛树脂，用于生 产塑料、漆料和胶合剂等。此外，医药、纤维素、造 纸、炸药、选矿、颜料等生产中也要用到尿素。国外 用尿素作污染控制剂，吸收污染物，保护环境。
不循环法：将出合成塔的熔融液经减压蒸馏后， 分离出来未反应的NH3和CO2全部送往其它氨加工 车间，制造硝铵、碳铵或其它氮肥，因此，氨利 用率仅为30-40%。
半循环法：将一部分或大部分未反应的NH3和CO2返 回合成塔使用，这类循环氨的利用率为42-73%。
全循环法：将未转化成尿素的NH3和CO2经蒸馏和分 离后，全部返回合成系统循环利用，构成密闭的 循环系统，原料的利用最充分，氨利用率高达98% 以上。
第三章 尿 素
第三章 尿 素
➢ 第一节：概述
➢ 第二节：尿素生产的基本原理
➢ 第三节：合成尿素工艺流程
➢ 本章要点：
A. 尿素合成﹑分解﹑回收循环﹑蒸浓﹑ 造粒﹑气 提原理
B. 水溶液全循环法﹑气提法工艺流程 C. 腐蚀﹑爆炸的产生与防止
第一节 概 述
一﹒物理化学性质
1.物理性质：
学名：脲（urea）
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%。
四﹒生产方法简介
1.尿素的发展历程
1773年，鲁爱耳(Rouelle)蒸发人尿时发现了尿素 1828年，佛勒在实验室由氨和氰酸合成尿素
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。
此后，出现了以氨基甲酸铵、碳酸铵及氰氨基钙 (石灰氮)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，世界上广泛采用由氨和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
➢3﹒作反刍动物辅助饲料
在这些动物的胃内素与发酵的碳水化合物作用，
铵态氮直接转化为蛋白质，因而增产肉、奶。
尿素生产的原料
液氨（要求氨含量>99.5%，水<0.5%） 气体CO2（ CO2 >98.5%） 一般尿素工厂和合成氨厂设在一起联合生产。 建厂选址方便，投资省。现代尿素生产每单位氮的成本
化学名称：碳酰二胺CO(NH2)2 (carbonyl diamide)
分子量60.06，含氮量46.6%
纯净的尿素为无色、无味、无臭的针状或棱核 状的结晶体
常压熔点132.6℃.超过熔点则分解 易吸湿：硝铵＞尿素＞硫铵
包装贮运注意防潮
2.化学性质：
（1）微碱性，可与酸作用生成盐，但不能使指示剂变色
（2）C有O水(解NH作2用)2+HNO3→CO(NH2)2· 在60℃H以N下O，3尿素在酸性、碱性或中性溶液中不发生水解作
用。随T↑，水解速度↑ 。
CO(NH2)2+H2O→NH4COONH2 甲酸铵 NH4COONH2+H2O→(NH4)2CO3 (NH4)2CO3 →NH3+CO2+H2O
氨基
（4）与甲醛的缩合反应 尿素与甲醛作用生成尿甲醛缩合物，可作为脲
醛塑料的原料，也是一种很好的缓效肥料。
二﹒用途与规格
➢ 1﹒农业上，作为肥料
在化学肥料的氮肥中，尿素的发展是比较晚的，但 自投入工业生产以来得到迅速的发展。20世纪70年 代以来，其生产速度和规模远超过其它氮肥。目前 ，全世界尿素产量占氮肥总产量的三分之一以上， 跃居首位，且还有继续增长的趋势。
已低于硝铵、硫铵等化学肥料。
三、尿素的产品规格
项目 总氮含量 缩二脲含 水分 粒度（0.85-
指标
（%） 量（%） （%） 2.8mm） （%）
GB2440-91 >46.3 < 0.9
0.5
90
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。 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。
水分
水解
尿素施于土壤
铵的碳酸盐
NH3和CO2
微生物
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。在土壤中 不留下无用物，也不会酸化土壤。
尿素作为化肥，具有一系列的优点。 含氮量为硝酸铵的1.3倍，硫酸铵的2.2倍，碳酸 氢铵的2.6倍。节省了以吨氮营养物计的运输、 贮存、施用等费用。
2NH3 +CO2 → CO(NH2)2+H2O +Q
可逆的放热反应，因受化学平衡的限制，NH3和 CO2通过合成塔一次反应只能部分转化为尿素，转 化率一般为50-70％。未反应的NH3和CO2的回收 和利用就成为尿素生产中的关键，围绕这一问题就 出现了多种多样的生产方法和工艺流程。
依照NH3和CO2的回收和利用程度可分为不、半、 全循环法。
全循环法： ①热气循环法 ② 气体分离循环法 ③水溶液全循环法 ④气提法 （ＣＯ２、ＮＨ３、变换气） ⑤等压循环法
2.各方法的特点
1）热气循环法
NH3 热状态下 CO2
返回循环系统 压缩机
缺点：需庞大的压缩机组，动力消耗大，操作温度高，
腐蚀严重。
2）气体分离循环法
将蒸馏出的未反应的NH3和CO2借助选择性吸收剂吸收其中一 部分NH3和CO2，吸收后溶液再生循环使用，将解吸出的气体 与未被吸收的气体分别返回系统。
(3)尿素的缩合反应（在高温下进行）
2CO(NH2)2→NH2CONHCONH2 +NH3 缩二 NH2CONHCONH2+CO(NH2)2→NH2CONHC ONHCONH2 +NH3
NH2CONHCONH缩C三O脲NH2 →(HCNO)3 +NH3 三6聚Ur氰=三酸聚氰胺+6NH3+3CO2