Urea – tillämpningar, egenskaper och betydelse inom industrin

Urea är en organisk kemisk förening med formeln CO(NH 2 ) 2 som spelar en nyckelroll inom många industrier och medicin. Det härrör från ornitincykeln, där det är en produkt av ammoniakomvandling , och är en viktig metabolit i levande organismer. Inte konstigt att det nu används i stor utsträckning och är betydelsefullt inom många industrisektorer och i kosmetiska produkter.

Publicerad: 22-01-2025

Vad är urea och vad är dess fastigheter?

Ure a (även kallad karbamid ) är ett icke brandfarligt, kristallint ämne, vanligtvis vitt eller färglöst, med en lätt ammoniaklukt och en saltaktig smak. Det är ett hygroskopiskt ämne , vilket gör att det lätt absorberar fukt från omgivningen, och löser sig även mycket bra i vatten. Under långtidslagring i vattenlösningar kan urea sönderdelas och producera ammoniak och koldioxid. Teknisk urea används i många branscher. Det används som en komponent i gödningsmedel och en tillsats till djurfoder . Den fungerar också som råvara vid tillverkning av plast , brandsäkra impregneringsmedel och lim. I djurförsök har urea visat låg toxicitet , både akut och kronisk, och inga cancerogena effekter eller negativa effekter på reproduktionsförmågan. Det finns ingen harmoniserad klassificering av ureatoxicitet i Europeiska unionen. Detta ämne kännetecknas av mycket lågt ångtryck, vilket innebär att exponering för det sker främst genom inandning av damm. För att skydda arbetare från potentiella problem relaterade till förekomsten av ureadamm i luften, har det föreslagits att fastställa en högsta tillåtna koncentration (MAC) på 10 mg/m^3. Detta värde överensstämmer med standarder för annat damm som inte är klassificerat som giftigt, men som kan utgöra en risk på grund av minskad sikt. I tillägg:

  • Urea är ett hygroskopiskt fast ämne som löser sig väl i vatten, metanol, etanol , glycerol, dimetylsulfoxid (DMSO), ättiksyra och koncentrerad saltsyra .
  • I vattenlösningar genomgår den långsam hydrolys, under vilken ammoniak och koldioxid bildas. Hydrolysprocessen kan påskyndas genom upphettning och tillsats av syror eller baser.
  • Karbamid kännetecknas av mycket dålig löslighet i bensen och kloroform, och det löser sig dåligt i etyleter.
  • Urea kan reagera med vissa ämnen och bilda produkter med starka explosiva egenskaper (t.ex. vid reaktioner med natrium- eller kalciumklorat(I)).

Processen för ureaproduktion – från råvara till slutprodukt

#1. Ammoniaksyntes Ureaproduktion börjar med ammoniaksyntes, främst i Haber-Bosch-processen . Denna process involverar reaktion av kväve (N 2 ) med väte (H 2 ), som huvudsakligen kommer från naturgas. Högt tryck och temperatur (ca 450°C och 200 atm) och närvaron av en järnbaserad katalysator gör att denna exotermiska reaktion kan äga rum. #2. Ureasyntes Nästa steg är reaktionen av ammoniak med koldioxid (CO 2 ) för att producera urea. Denna process sker i två huvudsteg. Den första är bildningen av ammoniumkarbamat, och den andra är sönderdelningen av ammoniumkarbamat. Ammoniumkarbamat omvandlas sedan till urea och vatten under högt tryck (150-250 atm) och temperatur (180-190°C). #3. Kondensation och Kristallisation Den resulterande urealösningen koncentreras sedan genom att indunsta vatten i en vakuumindunstare. Denna process resulterar i urea i form av en koncentrerad lösning. #4. Granulat bildning Den koncentrerade urealösningen kyls och granuleras sedan i speciella trum- eller plattgranulatorer, där urea kristalliseras under påverkan av rörelse och ytterligare kylning och bildar granuler. Ureagranulerna torkas sedan i trumtorkar för att avlägsna överskott av fukt och kyls sedan i kylare. Denna process säkerställer granulernas stabilitet och optimerar deras fysikaliska egenskaper. #5. Förpackning och lagring Slutligen packas den färdiga urean i påsar eller transporteras direkt till lagertankar, varifrån den distribueras till slutkunder. En kvinna som håller ett provrör med urea, med växter i ett växthus i bakgrunden

Betydelsen av urea i industrisektorer

I den selektiva katalytiska reduktionen (SCR) hjälper urea till att minska kväveoxidutsläppen från stationära och mobila källor. Inom läkemedels- och kosmetikindustrin och i hushållskemikalier värderas urea som en komponent i många preparat . Det används också för avisning av vägar, järnvägsspår och landningsbanor, och inom livsmedelsindustrin tillsätts det till bageriprodukter, alkoholhaltiga drycker och gelatinprodukter.

Urea i jordbruket

Tack vare dess höga kväveinnehåll (cirka 46 %) används urea i gödningsprogram , vilket stöder intensiv växttillväxt. För närvarande används det i form av granulat eller lösningar, där det snabbt hydrolyseras till ammoniak och koldioxid, vilket frigör kväve tillgängligt för växter. Men vad som är viktigt – på grund av ammoniakens höga flyktighet är det nödvändigt att snabbt införliva urea i jorden efter applicering för att minimera kväveförluster. Läs mer: https://www.products.pcc.eu/en/blog/what-are-organic-fertilisers-and-what-should-we-know-about-dem/

Urea i kosmetika

Urea är en av de mest effektiva fuktgivande ingredienserna som används inom kosmetikindustrin. Det är en komponent i den naturliga fuktgivande faktorn (NMF) som finns i keratinocyter, vilket är avgörande för att upprätthålla en lämplig nivå av hydrering av stratum corneum i epidermis (det så kallade fuktighetsbevarande medlet ). Effektiviteten av urea i kosmetika beror på dess koncentration : i låga doser fungerar det huvudsakligen som en fuktighetskräm, medan det i högre koncentrationer har keratolytiska egenskaper. Intressant nog används också dess derivat, såsom allantoin som främjar regenereringen av epidermis.[ 2] Ta reda på mer: https://www.products.pcc.eu/sv/blog/kosmetiska-ingredienser/ och på https://www.products.pcc.eu/sv/inci-24/

Urea i läkemedelsindustrin

På apoteket används urea som ett osmotiskt medel i diuretika och som en ingrediens i krämer och salvor för behandling av dermatologiska tillstånd, såsom psoriasis, eksem. Läs mer på: https://www.products.pcc.eu/sv/k/lakemedelsindustri/

Urea i textilindustrin

Intressant nog används urea också som en färgtillsats . Tack vare dess kemiska egenskaper förbättrar det färgämnenas löslighet och stabilitet, vilket är avgörande för produktionen av mycket intensiva färger. Urea används också vid tillverkning av vissa typer av konstgjorda tyger och som en mjukgörande komponent .

Urea i den kemiska industrin

Karbamid spelar rollen som råmaterial i produktionen av många kemiska produkter, inklusive produktionen av karbamid-formaldehydhartser, som ofta används som lim i trä- och möbelindustrin. Dessa hartser de kännetecknas av exceptionell hållbarhet och motståndskraft mot fukt, tack vare vilken de används i produktion av spånskivor och plywood. Lager med kemikalier

Ureas påverkan på miljön – utmaningar och lösningar

Utmaning #1: Övergödning av ytvatten Överdriven användning av urea i jordbruket kan leda till att överskott av kväve läcker ut i floder och sjöar. Detta kan i sin tur orsaka övergödning, det vill säga överdriven tillväxt av alger och andra vattenväxter, vilket stör ekosystemens balans och minskar syrehalten i vattnet. Inför denna utmaning är det avgörande att införa metoder för näringshantering, det vill säga användningen av GPS-teknik för att kontrollera optimala doser. Utmaning #2: Utsläpp av växthusgaser Hydrolysen av urea i marken leder till produktion av ammoniak, som kan omvandlas till kväveoxider (NOx) – potenta växthusgaser. NOx-utsläpp bidrar till global uppvärmning och luftkvalitetsproblem, varför det är nödvändigt att implementera tekniker för att minska ammoniak- och NOx-utsläppen inom jordbruket, såsom att optimera markens pH och använda ureashämmare som bromsar nedbrytningen av urea.

Källor:
  1. SKOWROŃ, J. Mocznik–frakcja wdychalna.
  2. Kapuścińska, A., & Nowak, I. (2014). Wykorzystanie mocznika i jego pochodnych w przemyśle kosmetycznym. Chemik, 68(2), 91-96.

Kommentarer
Gå med i diskussionen
Det finns inga kommentarer
Bedöm användbarheten av information
- (ingen)
Ditt betyg

Sidan har maskinöversatts. Öppna originalsidan