一、植物(wu)營(ying)養


    植(zhi)(zhi)(zhi)物(wu)的(de)(de)(de)(de)營養主要(yao)來自約19種元(yuan)素(su)（不包(bao)括空氣中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)碳和氧以及(ji)土壤中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)水）。這些(xie)元(yuan)素(su)大致分為兩類：（植(zhi)(zhi)(zhi)物(wu)大量(liang)(liang)需要(yao)的(de)(de)(de)(de)）大量(liang)(liang)營養元(yuan)素(su)和（植(zhi)(zhi)(zhi)物(wu)微(wei)量(liang)(liang)需要(yao)的(de)(de)(de)(de)）微(wei)量(liang)(liang)營養元(yuan)素(su)。三種主要(yao)的(de)(de)(de)(de)大量(liang)(liang)營養元(yuan)素(su)是(shi)氮、磷和鉀(jia)。農作(zuo)物(wu)的(de)(de)(de)(de)產(chan)量(liang)(liang)主要(yao)取決于土壤中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)這三種元(yuan)素(su)，但是(shi)，需要(yao)把它們轉換為植(zhi)(zhi)(zhi)物(wu)可吸收的(de)(de)(de)(de)形式。這就是(shi)化(hua)肥的(de)(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)。


1. 化肥的種類


    幾個世紀以(yi)來(lai)農民種(zhong)地采(cai)用(yong)的(de)(de)是(shi)有(you)機(ji)肥，開采(cai)的(de)(de)無(wu)機(ji)肥料非(fei)常有(you)限(xian)。隨著英(ying)國農業革(ge)命和后(hou)來(lai)20世紀的(de)(de)綠色革(ge)命，人(ren)類越(yue)來(lai)越(yue)多地依賴人(ren)造無(wu)機(ji)肥料。目前，全球有(you)三分之一的(de)(de)人(ren)口(kou)食(shi)用(yong)的(de)(de)糧食(shi)是(shi)采(cai)用(yong)人(ren)造氮生(sheng)產的(de)(de)。


2. 化肥供應鏈(lian)


    無機化肥(fei)的(de)生(sheng)產是(shi)化學供(gong)應鏈中的(de)一種化工過程(cheng)。我們可簡單地看一下這三種大量(liang)元素在工藝中所起的(de)作用。



二、化(hua)肥



1. 磷

   

   作(zuo)為ATP的(de)組分(fen)之一，磷在植物的(de)光(guang)合作(zuo)用(yong)中(zhong)(zhong)起(qi)著至關重要的(de)作(zuo)用(yong)。磷是(shi)用(yong)來生產磷肥(fei)的(de)，是(shi)從(cong)含磷酸(suan)鹽礦物中(zhong)(zhong)開采(cai)出(chu)來的(de)。在氮(dan)肥(fei)生產中(zhong)(zhong)也使用(yong)磷酸(suan)。摩洛(luo)哥、中(zhong)(zhong)國、南非、約旦(dan)和(he)美國這五個國家控(kong)制著全球磷酸(suan)鹽儲(chu)量的(de)90%。現在人們擔心幾十年后磷的(de)供應(ying)會耗盡。



2. 鉀


  鉀(jia)對植物的(de)水分調節和耐(nai)干旱非(fei)常重要。化(hua)肥中所用(yong)的(de)鉀(jia)是(shi)碳(tan)(tan)酸(suan)鉀(jia)。碳(tan)(tan)酸(suan)鉀(jia)是(shi)從含碳(tan)(tan)酸(suan)鉀(jia)礦物中可提取的(de)各(ge)種(zhong)礦物鹽(yan)的(de)總(zong)稱。碳(tan)(tan)酸(suan)鉀(jia)最大的(de)生產國家(jia)是(shi)加(jia)拿(na)大、俄羅斯和白俄羅斯。鉀(jia)是(shi)地殼中的(de)第七大元素，但是(shi)，不(bu)斷增長的(de)需求導致其(qi)價格(ge)飛漲(zhang)。



3. 氮

    

  氮對(dui)所有的(de)(de)(de)蛋白質都是(shi)非常重要(yao)的(de)(de)(de)。氮最常見于(yu)空(kong)氣中(zhong)，但是(shi)這種(zhong)形式的(de)(de)(de)氮，植物(wu)是(shi)無法吸(xi)收(shou)的(de)(de)(de)。為了便(bian)于(yu)植物(wu)吸(xi)收(shou)，必須對(dui)氮進(jin)行“固定”或被土壤吸(xi)收(shou)。由于(yu)這種(zhong)自然生(sheng)成的(de)(de)(de)氮供應不足，就(jiu)出現了提供各種(zhong)無機氮肥(fei)——如(ru)(ru)硫酸氨，磷(lin)酸氨和各種(zhong)以尿素為原料的(de)(de)(de)產(chan)品(pin)——的(de)(de)(de)產(chan)業(ye)，尿素可自然生(sheng)成（如(ru)(ru)哺乳(ru)類動(dong)物(wu)的(de)(de)(de)尿液中(zhong)）或從氨中(zhong)提取，就(jiu)是(shi)在化學反應中(zhong)通過哈(ha)柏博施法進(jin)行生(sheng)產(chan)。尿素和其前身(shen)氨除用于(yu)化肥(fei)外(wai)，還用于(yu)其他化工產(chan)品(pin)中(zhong)。


4. 氨

    

  要(yao)生(sheng)產無機(ji)化(hua)肥，就需要(yao)采用(yong)化(hua)工(gong)工(gong)藝(yi)。氨(an)是尿素和其他無機(ji)氮肥的(de)前(qian)身，它是采用(yong)哈柏博施法生(sheng)產的(de)，通過(guo)催(cui)化(hua)劑與蒸汽進行反應（蒸汽重(zhong)整）生(sheng)成二氧化(hua)碳、蒸汽和氫(qing)的(de)混合物。最后(hou)采用(yong)鐵系催(cui)化(hua)劑，通過(guo)哈柏博施工(gong)藝(yi)來(lai)合成氨(an)。



5. 尿素

   

 在所有氮肥(fei)的(de)組成(cheng)中，尿(niao)素的(de)氮含量最(zui)高。尿(niao)素是氨和二氧化碳在壓(ya)力150～220巴，溫度范圍170～200℃的(de)反(fan)(fan)應器(qi)中進(jin)行反(fan)(fan)應生成(cheng)的(de)。反(fan)(fan)應過(guo)程(cheng)生成(cheng)的(de)化學(xue)物氨基甲(jia)酸銨的(de)腐蝕性很大(da)。


6. 化肥產業

  

  最(zui)常見(jian)的(de)(de)(de)無機化肥(fei)是磷(lin)肥(fei)、鉀肥(fei)和(he)氮肥(fei)。氮肥(fei)中的(de)(de)(de)一(yi)類磷(lin)酸(suan)氨(an)就是通過(guo)用硫酸(suan)將磷(lin)酸(suan)化氨(an)與磷(lin)酸(suan)的(de)(de)(de)作(zuo)用而(er)生產出來的(de)(de)(de)。尿素生產的(de)(de)(de)龍(long)頭(tou)企業公司(si)是斯塔米卡(ka)邦（Stamicarbon）（現為MaireTecnimont公司(si)的(de)(de)(de)子(zi)公司(si)），該公司(si)一(yi)直與Uhde公司(si)和(he)Sandvik公司(si)合(he)作(zuo)開發新的(de)(de)(de)生產工藝(yi)。

   

 化肥生產主要集中在(zai)阿根廷、巴西、中國(guo)、印度(du)和其他亞太地區(qu)國(guo)家，中東(dong)和俄(e)羅斯。這并(bing)不(bu)奇怪(guai)，這些國(guo)家正在(zai)經歷著(zhu)經濟(ji)快速(su)增(zeng)長，有些國(guo)家還經歷著(zhu)食品價(jia)格飛漲。投資規模可(ke)說明這一點，印度(du)農民(min)化肥合(he)作公(gong)司（IFFCO）計劃(hua)未(wei)來三年在(zai)印度(du)投資12億(yi)～13億(yi)美元進行擴建。



三、不銹鋼


    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(bu)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(xiu)鋼、316L不銹鋼 和310S不銹鋼 。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(bu)銹鋼。Sulzer公司提供磷酸生產中所需的，由654 SMO 超級不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） 媲美。


3. 氨

    

  在(zai)氨(an)生(sheng)(sheng)產工藝中，絕大部分工藝的腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性為中等(deng)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)，所以一(yi)般采(cai)用(yong)(yong)300和400系列(lie)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)。這些鋼(gang)(gang)種(zhong)用(yong)(yong)于制造重整器，二氧化(hua)碳去(qu)除裝置(zhi)，氨(an)的合成，葉輪機械，冷卻裝置(zhi)和冷凝器。在(zai)氨(an)的合成過程中，生(sheng)(sheng)成具有腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性的氨(an)基甲酸銨(an)，所以需要使(shi)用(yong)(yong)耐(nai)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性能(neng)更(geng)好的鋼(gang)(gang)種(zhong)，如ASTM 430，UNSS44625和UNS S44626。為了耐(nai)氯(lv)化(hua)物腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)，熱交換器采(cai)用(yong)(yong)雙相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)。管道和儲罐可(ke)采(cai)用(yong)(yong)Outokumpu公司生(sheng)(sheng)產的經濟(ji)型(xing)雙相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)LDX 2101，這種(zhong)雙相鋼(gang)(gang)的力學性能(neng)好，可(ke)降低使(shi)用(yong)(yong)材料(liao)的壁厚，節約材料(liao)和制造費(fei)用(yong)(yong)，而且該(gai)鋼(gang)(gang)種(zhong)的耐(nai)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性能(neng)（耐(nai)點蝕(shi)(shi)(shi)和應力腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)斷(duan)裂）優(you)于標準的300系列(lie)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)。


4. 尿素

    

 近年來，制造(zao)尿素生產(chan)設備采用的(de)(de)標(biao)準鋼種是改進(jin)型316L，即316L MOD或316L Urea，腐蝕性較嚴重的(de)(de)區域(yu)采用的(de)(de)是更高合金含量的(de)(de)不(bu)銹(xiu)鋼，Urea25/22/2（25Cr，22Ni，2Mo），是低碳、低硅和高氮含量的(de)(de)改進(jin)型310L奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼。

   

  在尿素(su)生(sheng)(sheng)產中(zhong)(zhong)，腐蝕(shi)不僅受(shou)到(dao)氨(an)基甲(jia)酸酯(zhi)水平的(de)(de)(de)影響，而且(qie)還(huan)受(shou)到(dao)氨(an)與二氧(yang)化碳比(bi)的(de)(de)(de)影響和氧(yang)含(han)量的(de)(de)(de)影響。缺少(shao)氧(yang)氣會使(shi)不銹(xiu)鋼(gang)發生(sheng)(sheng)腐蝕(shi)，所(suo)以最好使(shi)用(yong)(yong)(yong)(yong)耐最低(di)氧(yang)含(han)量的(de)(de)(de)鋼(gang)種(zhong)，如Urea25/22/2。Sandvik2RE69TM是(shi)(shi)Urea25/22/2的(de)(de)(de)改進型，可用(yong)(yong)(yong)(yong)于尿素(su)生(sheng)(sheng)產工(gong)藝中(zhong)(zhong)條件(jian)最苛刻的(de)(de)(de)區域。印度農民化肥合作公司(si)（IFFCO）位于Kalol的(de)(de)(de)尿素(su)廠的(de)(de)(de)氣提(ti)塔(ta)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)管道(dao)就是(shi)(shi)采用(yong)(yong)(yong)(yong)這種(zhong)材料制(zhi)造的(de)(de)(de)，氣提(ti)塔(ta)內的(de)(de)(de)壓力(li)和溫度是(shi)(shi)最高(gao)的(de)(de)(de)。管道(dao)已使(shi)用(yong)(yong)(yong)(yong)了25年以上。還(huan)有一(yi)種(zhong)雙(shuang)相(xiang)鋼(gang)種(zhong)可用(yong)(yong)(yong)(yong)于制(zhi)造尿素(su)生(sheng)(sheng)產設備，這就是(shi)(shi)住友金屬(shu)工(gong)業和東洋工(gong)程公司(si)生(sheng)(sheng)產的(de)(de)(de)DP28WTM。這種(zhong)雙(shuang)相(xiang)鋼(gang)的(de)(de)(de)鉻含(han)量高(gao)，鎳含(han)量較低(di)，所(suo)以具有良好的(de)(de)(de)再鈍(dun)化性(xing)能，而且(qie)非常耐應(ying)力(li)腐蝕(shi)斷裂和氨(an)甲(jia)酸溶(rong)液和氯化物(wu)溶(rong)液的(de)(de)(de)腐蝕(shi)。

    

  Sandvik公(gong)司(si)和斯塔米卡邦(bang)（Stamicarbon）公(gong)司(si)合作(zuo)開發(fa)了一種用于現(xian)代尿(niao)素廠無氧環(huan)境(jing)的(de)先進雙相(xiang)鋼(gang)SafurexTM。通(tong)過采(cai)用雙相(xiang)鋼(gang)SafurexTM，斯塔米卡邦(bang)（Stamicarbon）公(gong)司(si)對尿(niao)素生產工藝進行簡化(hua)，去掉了風機(ji)、氫氣轉換器(qi)、高壓洗滌器(qi)和高壓氨噴射器(qi)。

    

  在(zai)尿素生產(chan)過程中，氨(an)（NH3）氣提塔通(tong)常是采(cai)用(yong)(yong)鈦(tai)制造的(de)。但(dan)是，為(wei)(wei)(wei)防(fang)止鈦(tai)被沖蝕，需要為(wei)(wei)(wei)鈦(tai)加一(yi)層覆層。為(wei)(wei)(wei)了(le)解決這一(yi)問題，Snamprogetti公司(si)（Saipem公司(si)的(de)下屬公司(si)）與(yu)ATI Wahchang公司(si)合作開(kai)發出了(le)OmegabondTM先進(jin)管(guan)道(dao)，在(zai)這種(zhong)(zhong)管(guan)道(dao)中，利用(yong)(yong)固態接合技術(shu)將鋯(gao)粘結(jie)到了(le)鈦(tai)上(shang)。海灣石化公司(si)（GPIC）首先在(zai)巴林的(de)大型設(she)備上(shang)采(cai)用(yong)(yong)了(le)這種(zhong)(zhong)管(guan)道(dao)（該設(she)備于2009年投產(chan)運行），后來又有兩(liang)家公司(si)采(cai)用(yong)(yong)了(le)這種(zhong)(zhong)管(guan)道(dao)。


四、結論


    糧食是(shi)人類的(de)基本需求，同時對人造(zao)化(hua)肥的(de)依(yi)賴繼續(xu)增加，這(zhe)(zhe)是(shi)不銹鋼的(de)現成市場。然而，僅提供產品(pin)，等待用戶上門訂貨(huo)還遠遠不夠(gou)。只(zhi)有鋼鐵生產廠家與用戶密切合作才會達到雙贏(ying)。這(zhe)(zhe)些合作為我(wo)們(men)的(de)未(wei)來提供了(le)樣板，不僅是(shi)在化(hua)肥生產領(ling)域(yu)，而且在整個加工制(zhi)造(zao)領(ling)域(yu)。