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過程，從其反應類型上來看，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。脫碳氣中的一氧化碳、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生成甲烷和水蒸氣。最后氮氫混合氣由壓縮機壓縮到24MPa送入合成塔，在540℃和鐵系催化劑作用下，氮氫氣進行合成氨反應出塔氣經(jīng)冷卻使氨冷凝分出即為合成氨產(chǎn)品。
圖2? 部分氧化法
