尿素(H2NCONH2)，又稱脲或碳酰胺，白色晶體，相對分子質(zhì)量在60．055。尿素大量存在于人類和哺乳動物的尿液中。尿素溶于水、乙醇和苯，幾乎不溶于乙醚和氯仿。
尿素含氮量居固體氮肥之首，達(dá)46％以上為中性速效肥料，施于土壤中不殘留使土壤惡化的酸根，而且分解出來的二氧化碳也可為植物所吸收。
尿素在工業(yè)上的用途亦很廣泛，可用于制造脲醛樹脂、聚胺酯等高聚物的原料，(用作塑料、噴漆、粘合劑)。還可作多種用途的添加劑(用作油墨材料、黏結(jié)油等)，尿素還可用于醫(yī)藥、林業(yè)、制革、動物飼料、石油產(chǎn)品精制等方面。
第一座以氨和二氧化碳為原料生產(chǎn)尿素的工業(yè)裝置是德國法本(I?G?Farben)公司于1922年建成投產(chǎn)的，采用熱混合氣壓縮循環(huán)。1932年美國杜邦公司(Du pont)用直接合成法制取尿素氨水，并在1935年開始生產(chǎn)固體尿素，未反應(yīng)物以氨基甲酸銨水溶液形式返回合成塔，是現(xiàn)今水溶液全循環(huán)法的雛形。
中國的尿素工業(yè)發(fā)展始于1958年，先由南京永利寧廠建成日產(chǎn)10噸尿素的半循環(huán)生產(chǎn)法裝置，其后又在上海吳涇化工廠建成年產(chǎn)1．5萬噸的半循環(huán)法裝置。1975年中國第一套二氧化碳汽提法裝置亦在上海吳涇化工廠建成投產(chǎn)。20世紀(jì)70年代以來，我國興建年產(chǎn)30萬噸合成氨、52～60萬噸尿素聯(lián)合生產(chǎn)裝置的大型化肥生產(chǎn)廠。至今已建成30余套大化肥生產(chǎn)裝置，成為我國主要生產(chǎn)尿素的基地。這些尿素生產(chǎn)廠都以石油化工成品或半成品為原料，因而大都隸屬于石油化工行業(yè)。由于合成氨一尿素生產(chǎn)的緊密相關(guān)性，其生產(chǎn)工藝過程分別介紹如下。
1．合成氨生產(chǎn)
氮肥生產(chǎn)的主要過程主要環(huán)節(jié)是制取氫，而合成氨所需要的氮則直接或間接地來源于空氣。目前世界上大多數(shù)的氮肥廠均采用石化原料或其副產(chǎn)品來制取氫或一氧化碳，只有少數(shù)廠家采用電解水法制取氫，由于此法受電力成本制約，難以形成大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。
用石化原料制取氫和一氧化碳的過程均為化學(xué)過程，從其反應(yīng)類型上來看，大致可分為烴類一蒸汽催化轉(zhuǎn)化法和烴類部分氧化法。前者所用原料一般為天然氣、油田氣、高爐氣、煉廠氣、石腦油等輕質(zhì)烴類；后者以煤和渣油等重質(zhì)烴類為主。
國內(nèi)合成氨生產(chǎn)既有以天然氣、油田氣、石腦油等輕烴作原料的，也有以重油、渣油作原料的，從發(fā)展趨勢來看，為充分利用資源，應(yīng)以石油氣和重油為原料更為合理。
合成氨兩種類型主要工藝流程示意如圖1所示。
圖1? 烴類一蒸汽轉(zhuǎn)化法
烴類一蒸汽轉(zhuǎn)化法其簡要的生產(chǎn)過程為：天然氣(主要成分為甲烷)經(jīng)脫硫后與水蒸氣混合，先進(jìn)一段轉(zhuǎn)化爐，在適宜的壓力和溫度以及鎳系催化劑的作用下，大部分甲烷轉(zhuǎn)化為氫氣、一氧化碳和二氧化碳。然后在二段轉(zhuǎn)化爐引入空氣在爐內(nèi)燃燒繼續(xù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，同時提供氨合成的主要成分氮氣。轉(zhuǎn)化氣中的一氧化碳在高、低變換爐中于不同的溫度和鐵系、銅系催化劑作用下與水蒸氣反應(yīng)生成氫氣和二氧化碳，變換氣中的二氧化碳被脫碳塔中溶液吸收送尿素車間。脫碳?xì)庵械囊谎趸?、二氧化碳于甲烷化在適宜的溫度下和鎳系催化劑作用下與氫反應(yīng)生成甲烷和水蒸氣。最后氮氫混合氣由壓縮機(jī)壓縮到24MPa送入合成塔，在540℃和鐵系催化劑作用下，氮氫氣進(jìn)行合成氨反應(yīng)出塔氣經(jīng)冷卻使氨冷凝分出即為合成氨產(chǎn)品。
圖2? 部分氧化法
