一(yi)、植(zhi)物營養
植物(wu)的(de)(de)(de)營養(yang)主(zhu)要(yao)來自約19種元(yuan)(yuan)素(su)（不(bu)包括空氣中(zhong)的(de)(de)(de)碳和(he)氧以及土(tu)壤中(zhong)的(de)(de)(de)水）。這(zhe)(zhe)些元(yuan)(yuan)素(su)大致(zhi)分為兩類：（植物(wu)大量(liang)需(xu)要(yao)的(de)(de)(de)）大量(liang)營養(yang)元(yuan)(yuan)素(su)和(he)（植物(wu)微量(liang)需(xu)要(yao)的(de)(de)(de)）微量(liang)營養(yang)元(yuan)(yuan)素(su)。三種主(zhu)要(yao)的(de)(de)(de)大量(liang)營養(yang)元(yuan)(yuan)素(su)是氮、磷和(he)鉀。農作物(wu)的(de)(de)(de)產量(liang)主(zhu)要(yao)取決于土(tu)壤中(zhong)的(de)(de)(de)這(zhe)(zhe)三種元(yuan)(yuan)素(su)，但是，需(xu)要(yao)把(ba)它們轉(zhuan)換為植物(wu)可(ke)吸(xi)收的(de)(de)(de)形(xing)式。這(zhe)(zhe)就是化肥的(de)(de)(de)作用(yong)。
1. 化肥的種(zhong)類
幾個世(shi)(shi)紀以來農民種地采用(yong)的(de)(de)是(shi)有(you)機肥(fei)，開(kai)采的(de)(de)無機肥(fei)料非常有(you)限。隨著英國農業革(ge)命(ming)和后來20世(shi)(shi)紀的(de)(de)綠色革(ge)命(ming)，人(ren)類越(yue)來越(yue)多地依賴人(ren)造(zao)(zao)無機肥(fei)料。目前，全(quan)球有(you)三(san)分(fen)之(zhi)一的(de)(de)人(ren)口食(shi)(shi)用(yong)的(de)(de)糧食(shi)(shi)是(shi)采用(yong)人(ren)造(zao)(zao)氮(dan)生產(chan)的(de)(de)。
2. 化肥(fei)供應鏈
無機化肥的(de)生(sheng)產是化學供應(ying)鏈中的(de)一種(zhong)化工過(guo)程(cheng)。我們可簡單地看一下(xia)這三種(zhong)大量元素在工藝中所起的(de)作用。
二、化肥
1. 磷
作為ATP的(de)(de)組分之一，磷(lin)在植(zhi)物的(de)(de)光合作用中起著至關重要的(de)(de)作用。磷(lin)是(shi)用來生(sheng)產(chan)磷(lin)肥(fei)的(de)(de)，是(shi)從含(han)磷(lin)酸(suan)鹽礦物中開(kai)采出來的(de)(de)。在氮肥(fei)生(sheng)產(chan)中也使(shi)用磷(lin)酸(suan)。摩洛(luo)哥、中國(guo)、南非(fei)、約旦(dan)和美國(guo)這五個國(guo)家控制(zhi)著全球磷(lin)酸(suan)鹽儲量的(de)(de)90%。現(xian)在人們(men)擔心幾十年(nian)后磷(lin)的(de)(de)供應會耗盡。
2. 鉀
鉀(jia)對植物的水分調(diao)節和耐干旱非常重要(yao)。化(hua)肥中(zhong)所用(yong)的鉀(jia)是(shi)(shi)碳(tan)酸(suan)鉀(jia)。碳(tan)酸(suan)鉀(jia)是(shi)(shi)從(cong)含碳(tan)酸(suan)鉀(jia)礦物中(zhong)可提取的各種礦物鹽的總稱(cheng)。碳(tan)酸(suan)鉀(jia)最大(da)(da)的生產國家是(shi)(shi)加拿(na)大(da)(da)、俄羅斯和白(bai)俄羅斯。鉀(jia)是(shi)(shi)地殼中(zhong)的第七大(da)(da)元素，但是(shi)(shi)，不斷增長(chang)的需求導致(zhi)其價格飛漲。
3. 氮
氮(dan)(dan)(dan)對所有的(de)(de)(de)(de)(de)蛋白質都是(shi)(shi)非常重要的(de)(de)(de)(de)(de)。氮(dan)(dan)(dan)最常見于空氣(qi)中，但是(shi)(shi)這(zhe)種(zhong)(zhong)形式的(de)(de)(de)(de)(de)氮(dan)(dan)(dan)，植物(wu)是(shi)(shi)無法吸(xi)收的(de)(de)(de)(de)(de)。為了便于植物(wu)吸(xi)收，必須(xu)對氮(dan)(dan)(dan)進行“固定”或被土壤吸(xi)收。由于這(zhe)種(zhong)(zhong)自然(ran)生(sheng)成的(de)(de)(de)(de)(de)氮(dan)(dan)(dan)供應(ying)不足(zu)，就(jiu)(jiu)出現了提供各種(zhong)(zhong)無機(ji)氮(dan)(dan)(dan)肥——如硫酸(suan)氨(an)，磷酸(suan)氨(an)和各種(zhong)(zhong)以尿素(su)為原(yuan)料的(de)(de)(de)(de)(de)產(chan)品——的(de)(de)(de)(de)(de)產(chan)業，尿素(su)可自然(ran)生(sheng)成（如哺乳類動物(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)尿液中）或從氨(an)中提取，就(jiu)(jiu)是(shi)(shi)在(zai)化學反應(ying)中通過(guo)哈柏博施法進行生(sheng)產(chan)。尿素(su)和其(qi)前身氨(an)除用于化肥外，還用于其(qi)他化工(gong)產(chan)品中。
4. 氨
要(yao)生產(chan)無機化(hua)肥(fei)，就需要(yao)采(cai)用(yong)化(hua)工工藝。氨是(shi)尿素(su)和(he)其他無機氮肥(fei)的前身，它(ta)是(shi)采(cai)用(yong)哈柏(bo)博施法生產(chan)的，通過(guo)催(cui)化(hua)劑(ji)與蒸汽進行反(fan)應（蒸汽重整(zheng)）生成二氧化(hua)碳、蒸汽和(he)氫的混合物(wu)。最后采(cai)用(yong)鐵系催(cui)化(hua)劑(ji)，通過(guo)哈柏(bo)博施工藝來(lai)合成氨。
5. 尿素(su)
在所有氮肥的(de)(de)(de)組成中(zhong)(zhong)，尿素的(de)(de)(de)氮含量(liang)最高。尿素是(shi)氨(an)和二氧化(hua)碳在壓力(li)150～220巴，溫度范圍(wei)170～200℃的(de)(de)(de)反(fan)(fan)應(ying)器中(zhong)(zhong)進(jin)行反(fan)(fan)應(ying)生(sheng)成的(de)(de)(de)。反(fan)(fan)應(ying)過程生(sheng)成的(de)(de)(de)化(hua)學(xue)物氨(an)基甲酸銨的(de)(de)(de)腐蝕性(xing)很大。
6. 化肥產業(ye)
最常(chang)見的無機化肥(fei)是(shi)(shi)磷(lin)肥(fei)、鉀肥(fei)和氮肥(fei)。氮肥(fei)中的一類磷(lin)酸氨就是(shi)(shi)通(tong)過用(yong)硫酸將磷(lin)酸化氨與磷(lin)酸的作(zuo)用(yong)而生(sheng)產出來的。尿素生(sheng)產的龍(long)頭(tou)企業公(gong)(gong)司(si)是(shi)(shi)斯(si)塔(ta)米卡邦（Stamicarbon）（現(xian)為MaireTecnimont公(gong)(gong)司(si)的子(zi)公(gong)(gong)司(si)），該公(gong)(gong)司(si)一直與Uhde公(gong)(gong)司(si)和Sandvik公(gong)(gong)司(si)合作(zuo)開發新的生(sheng)產工藝。
化肥(fei)生產主要集(ji)中在阿根廷、巴(ba)西、中國(guo)、印度(du)和(he)其他(ta)亞太(tai)地區(qu)國(guo)家(jia)，中東(dong)和(he)俄羅斯(si)。這并不奇怪，這些(xie)國(guo)家(jia)正在經歷著經濟快(kuai)速增長，有(you)些(xie)國(guo)家(jia)還經歷著食品價(jia)格飛漲。投資(zi)規模可說明(ming)這一(yi)點，印度(du)農民化肥(fei)合作公司（IFFCO）計(ji)劃未來三(san)年在印度(du)投資(zi)12億～13億美元進行(xing)擴建。
三、不銹鋼(gang)
這里總結一下化肥生產所用不銹鋼的發展情況。Allegheny Ludlum不銹鋼公司生產的奧氏體不銹鋼AL 904LTM具有良好的耐腐蝕性能，適用于一般的化肥生產，特別是適用于硫酸和其他還原酸的生產。AL 904LTM用于化肥生產和其他工藝用途。
1. 硫酸
硫酸生產一般采用300系列奧氏體不銹鋼，特別是304不銹鋼、316L不銹鋼(gang) 和310S不(bu)銹鋼 。用于強硫酸生產的其他鋼種包括超級雙相不銹鋼ZERON 100和2507，奧氏體鋼種SandvikSXTM和ZeCor，這些鋼種均耐熱強酸的腐蝕。
2. 磷(lin)酸
在處理低濃度的磷酸時，使用304，在處理高濃度的磷酸時，使用耐腐蝕性更好的316不銹鋼和317L不銹鋼。Sulzer公司提供磷酸生產中所需的，由654 SMO 超級不(bu)銹鋼制造的耐腐蝕耐磨損泵。超級雙相UNS 32520/UR52N+已成功用于攪拌器，由于具有優越的力學性能，完全可與N08904（904L不銹鋼(gang)） 媲美。
3. 氨(an)
在氨生產工(gong)藝中，絕大部分工(gong)藝的(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)性(xing)為中等腐(fu)蝕(shi)，所(suo)(suo)以一般采(cai)用(yong)300和(he)400系(xi)列不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)。這些鋼(gang)(gang)種用(yong)于制造重(zhong)整器(qi)，二氧化碳去(qu)除(chu)裝置(zhi)，氨的(de)(de)(de)合成(cheng)，葉輪(lun)機(ji)械，冷(leng)卻裝置(zhi)和(he)冷(leng)凝器(qi)。在氨的(de)(de)(de)合成(cheng)過程中，生成(cheng)具(ju)有(you)腐(fu)蝕(shi)性(xing)的(de)(de)(de)氨基甲(jia)酸銨(an)，所(suo)(suo)以需要使(shi)用(yong)耐(nai)腐(fu)蝕(shi)性(xing)能(neng)更好的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)種，如ASTM 430，UNSS44625和(he)UNS S44626。為了耐(nai)氯化物腐(fu)蝕(shi)，熱交(jiao)換(huan)器(qi)采(cai)用(yong)雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)。管道和(he)儲罐可采(cai)用(yong)Outokumpu公司生產的(de)(de)(de)經(jing)濟型(xing)雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)LDX 2101，這種雙相(xiang)(xiang)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)力學性(xing)能(neng)好，可降低使(shi)用(yong)材料的(de)(de)(de)壁厚，節約材料和(he)制造費用(yong)，而且該鋼(gang)(gang)種的(de)(de)(de)耐(nai)腐(fu)蝕(shi)性(xing)能(neng)（耐(nai)點蝕(shi)和(he)應力腐(fu)蝕(shi)斷(duan)裂(lie)）優于標準的(de)(de)(de)300系(xi)列不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)。
4. 尿素
近(jin)年來，制造(zao)尿(niao)素生產(chan)設備采用的標準鋼(gang)種是(shi)改進(jin)(jin)型316L，即(ji)316L MOD或316L Urea，腐蝕(shi)性較嚴重的區域采用的是(shi)更高(gao)合金含量的不銹鋼(gang)，Urea25/22/2（25Cr，22Ni，2Mo），是(shi)低碳、低硅和(he)高(gao)氮(dan)含量的改進(jin)(jin)型310L奧氏(shi)體不銹鋼(gang)。
在尿素生(sheng)(sheng)產中，腐(fu)蝕(shi)不僅受到(dao)氨基甲酸酯(zhi)水平的(de)(de)(de)影(ying)響，而且還受到(dao)氨與二氧化(hua)(hua)碳比的(de)(de)(de)影(ying)響和(he)(he)氧含(han)量(liang)的(de)(de)(de)影(ying)響。缺(que)少氧氣(qi)會使不銹(xiu)鋼(gang)(gang)發生(sheng)(sheng)腐(fu)蝕(shi)，所(suo)以最好使用耐(nai)最低氧含(han)量(liang)的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)種(zhong)，如Urea25/22/2。Sandvik2RE69TM是(shi)Urea25/22/2的(de)(de)(de)改(gai)進(jin)型，可用于(yu)尿素生(sheng)(sheng)產工(gong)(gong)藝中條(tiao)件最苛刻(ke)的(de)(de)(de)區域。印度農民化(hua)(hua)肥(fei)合作公司（IFFCO）位于(yu)Kalol的(de)(de)(de)尿素廠的(de)(de)(de)氣(qi)提塔(ta)中的(de)(de)(de)管道就(jiu)是(shi)采(cai)用這種(zhong)材料制造的(de)(de)(de)，氣(qi)提塔(ta)內的(de)(de)(de)壓力和(he)(he)溫(wen)度是(shi)最高(gao)(gao)的(de)(de)(de)。管道已使用了25年以上(shang)。還有(you)一種(zhong)雙相鋼(gang)(gang)種(zhong)可用于(yu)制造尿素生(sheng)(sheng)產設(she)備，這就(jiu)是(shi)住友金屬工(gong)(gong)業和(he)(he)東(dong)洋工(gong)(gong)程公司生(sheng)(sheng)產的(de)(de)(de)DP28WTM。這種(zhong)雙相鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)鉻含(han)量(liang)高(gao)(gao)，鎳含(han)量(liang)較低，所(suo)以具(ju)有(you)良好的(de)(de)(de)再鈍化(hua)(hua)性能，而且非常耐(nai)應力腐(fu)蝕(shi)斷裂和(he)(he)氨甲酸溶液(ye)和(he)(he)氯化(hua)(hua)物溶液(ye)的(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)。
Sandvik公(gong)司和斯塔(ta)米(mi)卡邦(bang)（Stamicarbon）公(gong)司合作開發了(le)一種用(yong)于現代尿素(su)廠無氧環境的先進(jin)雙相(xiang)鋼(gang)SafurexTM。通過采用(yong)雙相(xiang)鋼(gang)SafurexTM，斯塔(ta)米(mi)卡邦(bang)（Stamicarbon）公(gong)司對尿素(su)生(sheng)產工藝(yi)進(jin)行簡化(hua)，去掉了(le)風機、氫氣轉換器(qi)、高壓(ya)洗滌器(qi)和高壓(ya)氨噴(pen)射器(qi)。
在尿素生產過(guo)程中，氨（NH3）氣提塔通常是(shi)采用(yong)鈦(tai)制(zhi)造的(de)。但是(shi)，為防止(zhi)鈦(tai)被沖(chong)蝕，需要(yao)為鈦(tai)加一層覆層。為了(le)解(jie)決這(zhe)(zhe)一問題，Snamprogetti公(gong)(gong)(gong)司（Saipem公(gong)(gong)(gong)司的(de)下屬公(gong)(gong)(gong)司）與(yu)ATI Wahchang公(gong)(gong)(gong)司合作開發出了(le)OmegabondTM先進管道，在這(zhe)(zhe)種(zhong)管道中，利用(yong)固(gu)態(tai)接合技術將鋯粘(zhan)結到了(le)鈦(tai)上(shang)。海灣石化公(gong)(gong)(gong)司（GPIC）首先在巴林的(de)大型設備上(shang)采用(yong)了(le)這(zhe)(zhe)種(zhong)管道（該設備于2009年投產運(yun)行），后來又有兩家公(gong)(gong)(gong)司采用(yong)了(le)這(zhe)(zhe)種(zhong)管道。
四(si)、結論
糧食是人類的基本(ben)需求(qiu)，同(tong)時對人造化(hua)肥的依賴繼續增加，這是不銹鋼的現成市(shi)場。然(ran)而(er)，僅(jin)提供(gong)產(chan)品，等(deng)待用戶上門訂貨(huo)還遠遠不夠。只有(you)鋼鐵生(sheng)產(chan)廠家與用戶密切合(he)作才(cai)會達到雙贏(ying)。這些(xie)合(he)作為我們的未來提供(gong)了樣板，不僅(jin)是在(zai)化(hua)肥生(sheng)產(chan)領域，而(er)且(qie)在(zai)整個加工制造領域。
