尿素的工业发展过程
化学工程 2008级工程硕士
摘要对尿素工业发展历史进行介绍，简述了尿素工业化过程、体系结构与发展趋势
1、尿素简介
尿素，H2NCONH2学名碳酰二胺化学名称为脲，或者碳酰胺，以氨和二氧化碳合成的一种主要的氮肥。

因人及哺乳动物的尿液中含有这种物质而得名，白色针状或柱状结晶，熔点132.7℃，常压下温度超过熔点即分解。

现在是一
种常见而普通的化工产品，但是它的发现特别是人工合成、工业化一系列过程
却非常有意义，即体现近代工业发展的情况，更是对人类哲学、宗教理念的一
次冲击。

当然现在尿素不仅作为肥料给我们带来的是农作物的高产，同时也广
泛应用与工业作为高聚合材料、多种添加剂、医药、试剂等方面。

2、尿素的发展史
尿素最先在动物的排泄物中发现。

第一次得到尿素结晶是1773年，化学
家鲁埃勒（Rouelle）蒸干人尿而得。

第一次得到纯尿素是1798年富克拉伊（Rourcray）等人从尿素硝酸盐中制的。

人类历史上，第一次用人工的方法从无机物中制的尿素，是在1824年，德国化学家武勒(Friedrich Wohler)使用氰酸与氨反应，产生了白色的尿素，而且证明其与从尿液中提取的尿素一样。

打破了当时生命力论的理论，即有机体
内的含碳化合物是由奇妙的“生命力”造成，无法用人力取得，只能由有机物
产生有机物。

这次实验的成功，成为现代有机化学兴起的标志。

同时在哲学上
也是一场革命。

在这之后，又出现了50多种制备尿素的方法。

但是这些方法或者原料难取、或者有毒、或者难以控制、或者不经济，最终都未工业化。

1868年俄国化学家巴扎罗夫找到工业化的基础反应办法，即将氨基甲酸铵和碳酸铵长期加热
而达到尿素。

现代工业都是以氨与二氧化碳为原料生产尿素。

世界上第一座这样的工厂是德国的法本公司于1922年在Oppau建成投产的，采用热混合气压缩循环。

1932年美国杜邦用直接合成法制取尿素氨水，1935年生产固体尿素，未反应物以氨基甲酸铵水溶液返回合成塔，形成了如今水溶液循环法的雏形。

尿素合成反应平衡限制，有大量未反应的氨存在。

早期工业上是与其它生产装置联合。

50年代左右开始研究回收未反应物再次利用。

于是出现了半循环法工艺、高效半循环法工艺，回收氨、二氧化碳甚至部分甲胺液。

再后来就出现了全循环法，氨、二氧化碳、甲胺液全部回收再次利用。

60年代，随着科技的发展，尿素装置进入了单系列、大型化的时代，从日产几顿发展到日产几千吨，也实现了尿素的广泛应用与普及。

3、尿素工艺的现状
目前国内的尿素装置基本全部实现了大型化的进程。

60、70年代国内自行设计建造的小尿素基本已改造或者淘汰，目前年产30万吨的装置就主要来源于它们改造而来。

从70年代开始，中国就引进了13套年产52万吨的尿素装置，到目前全国已经有上百套大型尿素装置了。

工艺流程上，国内自建的以水溶液全循环法为主，引进装置主要是斯塔米卡邦的二氧化碳汽提法与斯拉姆的氨汽提法。

气提法工艺还有多种类型，如意大利斯纳姆公司的氨气气提工艺、意大利蒙特爱迪生集团公司的氨与二氧化碳双气提工艺、日本东洋工程公司的节能型二氧化碳气提工艺、中国上海化工研究院等开发的变换气气提与合成氨脱除二氧化碳联合生产的工艺等。

他们各有特点，主要是在高压系统压力（13-25Mpa）、氨碳比（2.8-4.5）、合成塔转化率（62-74%）上有所不同，总体效益上说差别不大。

4、尿素的发展展望
进入21世纪后，尿素技术方面发展最快的是斯塔米卡邦。

他们开发应用了池式冷凝器和池式反应器技术，使尿素合成段有了新的突破性技术革新，这种革新简化了设计和结构，进而降低了投资成本。

同时还开发了和流化床大颗粒技术、生产能力达到5000吨/天的巨型装置技术，特别是新Safurex® 材料的应用，解决了尿素设备的腐蚀问题与尾气爆炸问题，可以说是一新时代的来临。

新的尿素生产工艺国内外均在积极开发研究中。

报道的一是高效组合法尿素新工艺，以水溶液全循环为基础，采用两个独立的合成塔，其中一个无甲胺液循环，所以其转化率高达75%-80%。

一是美国UTI公司的碳酸氢铵生产尿
素方案。

这个方案可以省掉合成氨装置的脱碳系统用碳铵代替，省掉尿素装置的二氧化碳压缩机，投资与能耗均很低。

其实尿素工艺的发展与评价，主要看其工艺的经济性、操作安全性、技术先进性，用系统工程的观点与化学工程的分析方法，不断以新工艺、新技术、新材料、新控制手段来解决矛盾，降低消耗，实现整体效益最大化。

参考文献
（1）袁一．《尿素》．北京：化学工业出版社．1997．。