[发明专利]农用碳酸氢铵制取尿素

说明书

本发明是以碳酸氢铵或工业碳酸氢铵及其母液的混合物为原料制取产品尿素。

尿素有广泛的用途，它不仅是目前含氮量最高的固体氮肥，在农业上大量用作肥料，而且又是高聚物合成材料、医药工业、石油工业等许多工业的原料及反刍动物的饲料。

在自然界中尿素主要存在于人及其他食肉脊椎动物所排泄出来的尿液中。其次在菠菜、胡萝卜的叶子中。各种植物的幼芽中也有少量的尿素存在。

1773年鲁爱尔(Rouelle)蒸发人尿时，第一次取得尿素，它的命名由此而得。

1828年佛勒(Whler)首先在实验室里用氰酸铵加热制得尿素。以后出现了以氯基甲酸铵、碳酸铵及氰氨基钙<石灰氮>等为原料的五十余种合成尿素方法。曾经为工业生产所采用和考虑采用的仅为少数几种，简述如下：

(1)光气<学名碳酰氯>与氯相互作用生成尿素

光气  氯      尿素      氯化氨

(2)氨与硫氧化碳在压力下作用，生成中间产物硫代氯基甲酸铵，然后加热，使硫代氨基甲酸铵分解生成尿素。

氨 硫氧化碳  硫代氨基甲酸铵

           100℃

硫代氨基甲酸铵 尿素      硫化氢

以上两种方法由于原料较难取得并带毒性，且生产过程复杂，在工业上未得到实际应用。

(3)氰氨基钙(石灰氮)法：此法分为两步：首先，在氰氯基钙与水溶液中通入二氧化碳(温度控制在40℃以下)生成氰胺和碳酸钙的混合物：

                 40℃以下

氰氨基钙   水   二氧化碳 氰胺    碳酸钙

然后，从混合物中滤去碳酸钙，加入硫酸作触媒，并加热到50～70℃，使氰胺水解成尿素；

硫酸

氰胺     水       尿素

尽管该法生产过程困难．且产品杂质较多，在廉价合成氯生产未发展之前，却一直用此法生产尿素以供工业上的需要。现已被淘汰。

(4)氨与二氧化碳直接合成尿素，首先，使氨与二氧化碳作用，生成氨基甲酸铵：

氨  二氧化碳     氨基甲酸铵

然后，将氨基甲酸铵加热分解即得尿素。

氨基甲酸铵    尿素        水

由于原料在合成氨厂中即可获得，而且生产过程不很复杂，产品浓度较高，所以目前世界各国均采用此法生产尿素。

由氨与二氧化碳直接合成尿素分下列四个步骤进行：

<1>氨与二氧化碳的原料供应与净化。

<2>氨与二氧化碳合成尿素。

<3>尿素熔融液与未反应成尿素物质的分离及回收。

<4>尿素溶液加工为成品。

这一反应要求原料氨的纯度大于99.5％，原料二氧化碳的纯度大于98.5％，且需要在高温(＞140℃，一般为180～190℃)，高压下(18～20MPa)进行，由于是可逆反应，在工业生产条件下，二氧化碳的转化率仅在50～70％之间，为了处理未反应的氨和二氧化碳，目前基本上只有两大系列的尿素生产工艺流程：

1、水溶液全循环法：将未反应的氨和二氧化碳减压加热分解，再用一定量的水吸收成氨基甲酸铵溶液，再泵送返回合成系统中去。