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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)(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))。
煙氣脫硝 (SNCR): 在較高溫度下(850-1100°C)將尿素溶液直接噴入燃煤/燃油鍋爐的煙氣中,尿素?zé)峤馍蒒H?,與NOx反應(yīng)脫除。是SCR的補(bǔ)充或替代技術(shù)(效率低于SCR)。
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(shí)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))
氨基甲酸銨脫水生成尿素:
NH?COONH? ? CO(NH?)? + H?O (吸熱反應(yīng))
這是一個可逆、體積縮小的反應(yīng),需要在高壓(13-25 MPa)和高溫(180-200°C)下進(jìn)行以推動反應(yīng)向右(生成尿素)進(jìn)行。
現(xiàn)代工藝:核心技術(shù)圍繞如何移走反應(yīng)熱、回收未反應(yīng)的氨和二氧化碳、以及處理副產(chǎn)物(主要是水)。主流工藝包括:
斯塔米卡邦 CO?汽提法: 使用CO?作為汽提劑,在高壓合成圈內(nèi)回收未反應(yīng)物,能耗較低。
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。