Mocznik otrzymuje się przemysłowo z amoniaku i dwutlenku węgla. Proces przebiega w warunkach wysokiego ciśnienia, zwykle rzędu kilkunastu–kilkudziesięciu MPa, oraz podwyższonej temperatury.
Przebieg procesu
Synteza zachodzi etapowo:
- amoniak reaguje z dwutlenkiem węgla, tworząc karbaminian amonu,
- karbaminian amonu ulega odwodnieniu do mocznika.
Uproszczony zapis reakcji końcowej:
2 NH3 + CO2 → CO(NH2)2 + H2O
Warunki technologiczne
Proces wymaga:
- reaktora wysokociśnieniowego, np. dla 20 MPa,
- odporności aparatury na działanie mieszaniny amoniaku, dwutlenku węgla, wody i karbaminianu amonu,
- materiałów odpornych na korozję w środowisku chemicznie agresywnym.
Znaczenie doboru materiału reaktora
Środowisko syntezy mocznika jest silnie korozyjne, szczególnie ze względu na obecność karbaminianu amonu. Dlatego reaktor powinien być wykonany ze stali stopowej odpornej na korozję, najczęściej o wysokiej zawartości chromu i niklu, często z dodatkiem tytanu.
W zadaniach egzaminacyjnych prawidłową odpowiedzią będzie materiał typu: stal stopowa chromowo-niklowa z dodatkiem tytanu, a nie stal węglowa ani stal z przypadkowym dodatkiem krzemu, manganu czy fosforu.