尿素的合成原理如下：用氨合成尿素的反应，按以下两个步骤在合成塔内连续进行：第一步：氨作用生成氨基甲酸铵。第二步：氨基甲酸铵脱水生成尿素。这两个反应都是可逆反应。第一个反应是放热反应，在常温下实际上可以进行到底，150摄氏度时，反应进行的很快、很完全，为瞬时反应，而第二个反应是吸热反应，进行的比较缓慢，且不完全，这就使其成为合成尿素的控制反应。尿素的生产过程要求在液相中进行。即氨基甲酸铵必须呈液态存在。温度要高于熔点145至155摄氏度，因此，决定了尿素的合成要在高温下进行。
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