二氧化碳为原料制备尿素技术进展

将二氧化碳进行化学利用是减少大气中二氧化碳浓度的有效方法,在众多将二氧化碳转化为有机物的研究中,目前实现产业化的只有二氧化碳基生物降解塑料和尿素。尿素的工业化生产主要有氰氨化钙法和CO_2法,其中氰氨化钙法没有实现大规模工业化应用,目前世界上广泛采用氨和二氧化碳直接制备尿素法。以二氧化碳为原料制备尿素工艺又可分为水溶液全循环法、二氧化碳汽提法和氨汽提法。三种工艺各有优缺点,总体来看,水溶液全循环法成本较高;二氧化碳汽提法与前者相比,设备减少,流程简化,能耗降低;二氧化碳汽提法与氨汽提法相比,汽提压力降低,汽提效率提高,因此该工艺仅需低压分解而无需中压分解,对于新建尿素装置来说,二氧化碳汽提工艺投资较少,因此近年来新建尿素装置及大型尿素装置改造大都采用该工艺。目前对尿素制备反应的认识始终围绕着与甲铵相关的两个反应——生成甲铵的反应及甲铵脱水生成尿素的反应而展开。尽管工业上以二氧化碳和氨制备尿素有三种不同的工艺,但工艺条件均为高温高压,主要原因是没有找到合适的催化剂,因而研究者们一直在致力于常温常压条件下制备尿素的研究,不断在新型催化反应、光催化反应和电还原反应等方面进行探索。