醫(yī)藥: 尿素軟膏(高濃度)用于治療魚鱗病、手足皸裂等皮膚?。ù龠M(jìn)角質(zhì)層水合與脫落)。某些劑(如尿素本身在特定情況下有滲透性作用)和鎮(zhèn)靜催眠藥(如烏拉坦/氨甲酸乙酯,可由尿素與乙醇反應(yīng)制得)的原料或中間體。
化妝品: 較低濃度(<10%)作為保濕劑,存在于潤膚霜、護(hù)手霜、洗發(fā)水等中(具有吸濕性和角質(zhì)軟化作用)。
炸藥: 硝酸尿素(Urea Nitrate)是一種威力較大的炸藥(但安定性較差)。
實驗室與其它用途:
蛋白質(zhì)變性劑: 高濃度尿素(6-8 M)能破壞蛋白質(zhì)的氫鍵,使其變性失活,常用于生物化學(xué)實驗(如SDS-PAGE電泳樣品處理)。
脫蠟劑/防凍劑: 用于石油精煉中脫除石蠟,也曾用作柴油防凍劑(降低濁點(diǎn))。
關(guān)鍵物理性質(zhì):
外觀: 常溫常壓下為無色、無嗅的針狀或棱柱狀晶體。工業(yè)產(chǎn)品通常為白色顆?;蛐A珠(粒狀尿素)。
熔點(diǎn): 132.7°C(常壓下)。加熱超過熔點(diǎn)時,尿素會分解。
溶解度: 極易溶于水,這是其作為肥料和工業(yè)原料的重要特性。溶解度隨溫度升高而顯著增加(20°C時約119g/100ml水,100°C時約733g/100ml水)。也溶于液氨、乙醇、苯,微溶于乙醚。
吸濕性: 固體尿素具有一定的吸濕性,相對濕度超過80%時吸濕性顯著增強(qiáng),這對其儲存有重要影響。造粒和添加防結(jié)塊劑是改善儲存性的常用方法。
哈伯-博世法合成氨 (1913年):
由弗里茨·哈伯發(fā)明、卡爾·博什工業(yè)化的這一工藝,實現(xiàn)了在高溫(400-500°C)、高壓(15-25 MPa)和鐵基催化劑作用下,從氮?dú)猓∟?,來自空氣)和氫氣(H?,通常來自天然氣或煤炭)直接合成氨(NH?):
N? + 3H? ? 2NH?
這是整個現(xiàn)代氮肥工業(yè)(包括尿素)的基石,解決了固定大氣氮的核心難題。
尿素的工業(yè)生產(chǎn):
基礎(chǔ)反應(yīng)分兩步:
氨與二氧化碳反應(yīng)生成氨基甲酸銨 (中間體):
2NH? + CO? ? NH?COONH? (放熱反應(yīng))
斯納姆普羅蓋蒂 NH?汽提法: 使用過量液氨作為汽提劑。
東芝ACES法: 全循環(huán)工藝。
尿素溶液濃縮與造粒: 從合成塔出來的尿素溶液(約70-80%尿素)需要濃縮到>99%,并通過蒸發(fā)結(jié)晶或熔融造粒(塔式造?;蛄骰苍炝#┬纬晒腆w顆粒產(chǎn)品。造粒過程可添加甲醛(改善物理性質(zhì)、抑制縮二脲生成)或包膜(緩釋)。
核心優(yōu)勢:
含氮量高 (46%): 在所有常見的固體氮肥中高(硝酸銨34-35%,硫酸銨21%,氯化銨25%)。這意味著單位重量的尿素提供的氮素多,顯著降低了運(yùn)輸、儲存和施用的成本。
物理性質(zhì)優(yōu)良: 顆粒均勻、強(qiáng)度好(產(chǎn)品)、易于儲存(防潮條件下)和機(jī)械化施用。
無副成分: 不含硫酸根、氯離子等可能對土壤或特定作物產(chǎn)生不良影響的離子,適用性廣泛。
原料來源廣泛: 基于合成氨,原料(天然氣、煤、空氣)相對充足。