一(yi)、植物營養
植物(wu)的(de)(de)(de)營養(yang)主要(yao)來自約19種元(yuan)素(su)(su)（不包括空氣中(zhong)的(de)(de)(de)碳和(he)(he)氧以及土(tu)壤中(zhong)的(de)(de)(de)水(shui)）。這(zhe)些元(yuan)素(su)(su)大致分(fen)為兩(liang)類(lei)：（植物(wu)大量需(xu)要(yao)的(de)(de)(de)）大量營養(yang)元(yuan)素(su)(su)和(he)(he)（植物(wu)微量需(xu)要(yao)的(de)(de)(de)）微量營養(yang)元(yuan)素(su)(su)。三種主要(yao)的(de)(de)(de)大量營養(yang)元(yuan)素(su)(su)是(shi)(shi)氮、磷(lin)和(he)(he)鉀。農作物(wu)的(de)(de)(de)產量主要(yao)取決于土(tu)壤中(zhong)的(de)(de)(de)這(zhe)三種元(yuan)素(su)(su)，但(dan)是(shi)(shi)，需(xu)要(yao)把它們(men)轉換為植物(wu)可吸收的(de)(de)(de)形式。這(zhe)就(jiu)是(shi)(shi)化(hua)肥的(de)(de)(de)作用。
1. 化肥的種(zhong)類
幾個世(shi)紀(ji)以來農(nong)民種地采(cai)用(yong)的是有機(ji)(ji)肥，開采(cai)的無機(ji)(ji)肥料(liao)(liao)非常有限(xian)。隨著英國農(nong)業革命和后來20世(shi)紀(ji)的綠色革命，人(ren)類越(yue)來越(yue)多地依賴(lai)人(ren)造(zao)無機(ji)(ji)肥料(liao)(liao)。目前(qian)，全球(qiu)有三分之一(yi)的人(ren)口食用(yong)的糧食是采(cai)用(yong)人(ren)造(zao)氮生產(chan)的。
2. 化肥供應鏈
無機(ji)化肥的(de)生產是(shi)化學(xue)供應鏈中的(de)一(yi)種化工過(guo)程。我(wo)們可簡單地看一(yi)下(xia)這三種大(da)量元素在工藝中所起的(de)作用。
二、化(hua)肥(fei)
1. 磷
作(zuo)為ATP的(de)(de)組(zu)分之(zhi)一，磷(lin)(lin)在(zai)(zai)植物的(de)(de)光(guang)合作(zuo)用(yong)中起著至關重要的(de)(de)作(zuo)用(yong)。磷(lin)(lin)是用(yong)來生(sheng)(sheng)產(chan)磷(lin)(lin)肥的(de)(de)，是從含(han)磷(lin)(lin)酸(suan)鹽礦物中開(kai)采出來的(de)(de)。在(zai)(zai)氮肥生(sheng)(sheng)產(chan)中也使(shi)用(yong)磷(lin)(lin)酸(suan)。摩洛哥、中國、南非、約旦和美國這五個國家控制著全球磷(lin)(lin)酸(suan)鹽儲量的(de)(de)90%。現在(zai)(zai)人們擔(dan)心幾十年后(hou)磷(lin)(lin)的(de)(de)供應會耗(hao)盡。
2. 鉀
鉀對植物(wu)的(de)水分調節和耐(nai)干旱非常重要(yao)。化(hua)肥中(zhong)所用的(de)鉀是(shi)(shi)碳(tan)酸鉀。碳(tan)酸鉀是(shi)(shi)從含碳(tan)酸鉀礦物(wu)中(zhong)可提取的(de)各種礦物(wu)鹽(yan)的(de)總稱(cheng)。碳(tan)酸鉀最大的(de)生產國家是(shi)(shi)加拿大、俄(e)羅斯和白(bai)俄(e)羅斯。鉀是(shi)(shi)地殼中(zhong)的(de)第七大元素，但是(shi)(shi)，不(bu)斷增長的(de)需(xu)求導致其價格飛漲。
3. 氮
氮(dan)對(dui)所有(you)的(de)蛋白質都是(shi)(shi)非常重要的(de)。氮(dan)最常見于(yu)空氣中(zhong)，但是(shi)(shi)這(zhe)種(zhong)(zhong)形式的(de)氮(dan)，植物是(shi)(shi)無法吸收的(de)。為了(le)便(bian)于(yu)植物吸收，必須對(dui)氮(dan)進(jin)行“固(gu)定”或被土壤(rang)吸收。由于(yu)這(zhe)種(zhong)(zhong)自(zi)(zi)然(ran)生(sheng)成的(de)氮(dan)供應不足，就(jiu)出現了(le)提(ti)供各種(zhong)(zhong)無機氮(dan)肥(fei)(fei)——如硫(liu)酸氨，磷酸氨和各種(zhong)(zhong)以尿(niao)素(su)(su)為原(yuan)料的(de)產品——的(de)產業，尿(niao)素(su)(su)可自(zi)(zi)然(ran)生(sheng)成（如哺乳類動物的(de)尿(niao)液中(zhong)）或從氨中(zhong)提(ti)取(qu)，就(jiu)是(shi)(shi)在化學反應中(zhong)通過(guo)哈柏博施法進(jin)行生(sheng)產。尿(niao)素(su)(su)和其(qi)前身氨除用于(yu)化肥(fei)(fei)外，還(huan)用于(yu)其(qi)他化工產品中(zhong)。
4. 氨
要(yao)生(sheng)(sheng)產無機(ji)化肥(fei)，就需要(yao)采(cai)用化工(gong)工(gong)藝。氨是尿(niao)素和(he)其他無機(ji)氮肥(fei)的(de)(de)前身(shen)，它是采(cai)用哈(ha)柏博施法生(sheng)(sheng)產的(de)(de)，通過催(cui)化劑與蒸(zheng)汽進(jin)行反(fan)應(ying)（蒸(zheng)汽重整）生(sheng)(sheng)成二氧化碳、蒸(zheng)汽和(he)氫的(de)(de)混合(he)物。最后采(cai)用鐵系催(cui)化劑，通過哈(ha)柏博施工(gong)藝來合(he)成氨。
5. 尿素
在(zai)所有氮(dan)肥的組成中，尿素的氮(dan)含(han)量最高(gao)。尿素是(shi)氨和二氧化碳在(zai)壓力150～220巴，溫(wen)度(du)范圍(wei)170～200℃的反(fan)應器中進行反(fan)應生成的。反(fan)應過程生成的化學物氨基甲(jia)酸銨(an)的腐蝕(shi)性(xing)很大。
6. 化肥產業
最(zui)常見的(de)(de)無(wu)機化(hua)肥(fei)是磷(lin)(lin)肥(fei)、鉀肥(fei)和氮肥(fei)。氮肥(fei)中的(de)(de)一類磷(lin)(lin)酸(suan)氨就是通過(guo)用(yong)硫酸(suan)將磷(lin)(lin)酸(suan)化(hua)氨與磷(lin)(lin)酸(suan)的(de)(de)作用(yong)而生產(chan)出(chu)來的(de)(de)。尿素生產(chan)的(de)(de)龍頭企業公(gong)(gong)(gong)司(si)是斯塔米卡邦（Stamicarbon）（現為MaireTecnimont公(gong)(gong)(gong)司(si)的(de)(de)子(zi)公(gong)(gong)(gong)司(si)），該公(gong)(gong)(gong)司(si)一直與Uhde公(gong)(gong)(gong)司(si)和Sandvik公(gong)(gong)(gong)司(si)合作開(kai)發新的(de)(de)生產(chan)工藝。
化(hua)(hua)肥生產主(zhu)要集中在阿根廷、巴(ba)西、中國、印度和其他亞太地區國家(jia)，中東(dong)和俄羅(luo)斯(si)。這并不奇怪，這些國家(jia)正在經(jing)(jing)歷(li)著經(jing)(jing)濟快(kuai)速增長，有些國家(jia)還經(jing)(jing)歷(li)著食(shi)品價(jia)格飛漲。投資規模可說明這一點，印度農民化(hua)(hua)肥合作公司（IFFCO）計劃未來(lai)三年在印度投資12億～13億美元進行擴建。
三(san)、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(ao)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(liu)酸(suan)
硫酸生產一般采用300系列奧氏體不銹鋼，特別是304不(bu)銹鋼、316L不銹鋼(gang) 和310S不銹(xiu)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(xiu)鋼。Sulzer公司提供磷酸生產中所需的，由654 SMO 超級不銹鋼(gang)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
在氨(an)(an)生(sheng)產工藝中(zhong)，絕大部分工藝的(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)為(wei)中(zhong)等腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)，所(suo)以(yi)一般采(cai)用(yong)300和(he)(he)400系(xi)列(lie)不銹鋼(gang)(gang)(gang)。這些鋼(gang)(gang)(gang)種(zhong)用(yong)于制造重整器(qi)，二氧化碳(tan)去除裝置，氨(an)(an)的(de)(de)(de)(de)合成(cheng)(cheng)，葉輪機(ji)械，冷卻裝置和(he)(he)冷凝器(qi)。在氨(an)(an)的(de)(de)(de)(de)合成(cheng)(cheng)過程(cheng)中(zhong)，生(sheng)成(cheng)(cheng)具有腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)的(de)(de)(de)(de)氨(an)(an)基甲酸銨，所(suo)以(yi)需要使(shi)用(yong)耐腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)能更好(hao)的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)種(zhong)，如ASTM 430，UNSS44625和(he)(he)UNS S44626。為(wei)了耐氯(lv)化物腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)，熱交(jiao)換器(qi)采(cai)用(yong)雙(shuang)(shuang)相不銹鋼(gang)(gang)(gang)。管道和(he)(he)儲罐可采(cai)用(yong)Outokumpu公司生(sheng)產的(de)(de)(de)(de)經濟(ji)型雙(shuang)(shuang)相不銹鋼(gang)(gang)(gang)LDX 2101，這種(zhong)雙(shuang)(shuang)相鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)力(li)學性(xing)能好(hao)，可降低使(shi)用(yong)材料的(de)(de)(de)(de)壁厚，節約材料和(he)(he)制造費用(yong)，而且該鋼(gang)(gang)(gang)種(zhong)的(de)(de)(de)(de)耐腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)能（耐點蝕(shi)(shi)和(he)(he)應力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)斷(duan)裂）優(you)于標準的(de)(de)(de)(de)300系(xi)列(lie)不銹鋼(gang)(gang)(gang)。
4. 尿素(su)
近年來，制造尿(niao)素生產設備采用的標準(zhun)鋼種是(shi)(shi)改進(jin)型(xing)316L，即316L MOD或316L Urea，腐蝕(shi)性較(jiao)嚴重(zhong)的區域采用的是(shi)(shi)更高合(he)金含量(liang)的不銹鋼，Urea25/22/2（25Cr，22Ni，2Mo），是(shi)(shi)低碳、低硅(gui)和高氮(dan)含量(liang)的改進(jin)型(xing)310L奧氏體不銹鋼。
在尿(niao)素生產(chan)中(zhong)，腐蝕(shi)(shi)不僅受到(dao)氨(an)基甲(jia)(jia)酸(suan)酯水平的(de)(de)(de)(de)影響，而(er)且(qie)還(huan)受到(dao)氨(an)與(yu)二氧(yang)化碳比(bi)的(de)(de)(de)(de)影響和(he)(he)(he)氧(yang)含量(liang)的(de)(de)(de)(de)影響。缺(que)少氧(yang)氣會使不銹鋼(gang)發生腐蝕(shi)(shi)，所以(yi)(yi)最好使用(yong)耐(nai)最低(di)氧(yang)含量(liang)的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)種(zhong)，如Urea25/22/2。Sandvik2RE69TM是Urea25/22/2的(de)(de)(de)(de)改進型，可(ke)(ke)用(yong)于尿(niao)素生產(chan)工藝中(zhong)條件(jian)最苛刻的(de)(de)(de)(de)區域。印度(du)農民化肥(fei)合作公司（IFFCO）位(wei)于Kalol的(de)(de)(de)(de)尿(niao)素廠的(de)(de)(de)(de)氣提塔中(zhong)的(de)(de)(de)(de)管道(dao)就是采用(yong)這(zhe)種(zhong)材料制造(zao)(zao)的(de)(de)(de)(de)，氣提塔內的(de)(de)(de)(de)壓力(li)和(he)(he)(he)溫度(du)是最高(gao)的(de)(de)(de)(de)。管道(dao)已使用(yong)了25年以(yi)(yi)上。還(huan)有一種(zhong)雙相(xiang)鋼(gang)種(zhong)可(ke)(ke)用(yong)于制造(zao)(zao)尿(niao)素生產(chan)設備，這(zhe)就是住友金屬工業和(he)(he)(he)東(dong)洋工程公司生產(chan)的(de)(de)(de)(de)DP28WTM。這(zhe)種(zhong)雙相(xiang)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)鉻含量(liang)高(gao)，鎳含量(liang)較低(di)，所以(yi)(yi)具(ju)有良好的(de)(de)(de)(de)再鈍化性能，而(er)且(qie)非(fei)常耐(nai)應力(li)腐蝕(shi)(shi)斷裂和(he)(he)(he)氨(an)甲(jia)(jia)酸(suan)溶液和(he)(he)(he)氯化物溶液的(de)(de)(de)(de)腐蝕(shi)(shi)。
Sandvik公司和斯(si)(si)塔(ta)米卡邦(bang)（Stamicarbon）公司合作開發了一種用(yong)于現代尿素廠無氧環境的先進(jin)雙(shuang)相(xiang)鋼(gang)SafurexTM。通過(guo)采用(yong)雙(shuang)相(xiang)鋼(gang)SafurexTM，斯(si)(si)塔(ta)米卡邦(bang)（Stamicarbon）公司對尿素生產工藝進(jin)行簡化，去(qu)掉了風機、氫(qing)氣轉換器、高壓洗滌(di)器和高壓氨噴(pen)射器。
在(zai)尿素生(sheng)產(chan)過(guo)程中，氨(an)（NH3）氣提塔通常是采用(yong)(yong)鈦(tai)制造的(de)。但(dan)是，為(wei)(wei)防止鈦(tai)被沖蝕，需要為(wei)(wei)鈦(tai)加一層(ceng)覆層(ceng)。為(wei)(wei)了(le)(le)(le)解決這(zhe)(zhe)一問題，Snamprogetti公(gong)司(si)(si)(si)（Saipem公(gong)司(si)(si)(si)的(de)下屬公(gong)司(si)(si)(si)）與ATI Wahchang公(gong)司(si)(si)(si)合(he)作開發(fa)出(chu)了(le)(le)(le)OmegabondTM先(xian)進管道(dao)，在(zai)這(zhe)(zhe)種(zhong)(zhong)管道(dao)中，利用(yong)(yong)固態接合(he)技(ji)術(shu)將鋯粘結到了(le)(le)(le)鈦(tai)上(shang)(shang)。海灣石化公(gong)司(si)(si)(si)（GPIC）首(shou)先(xian)在(zai)巴林的(de)大型設備(bei)上(shang)(shang)采用(yong)(yong)了(le)(le)(le)這(zhe)(zhe)種(zhong)(zhong)管道(dao)（該設備(bei)于2009年投產(chan)運(yun)行），后來又(you)有兩家公(gong)司(si)(si)(si)采用(yong)(yong)了(le)(le)(le)這(zhe)(zhe)種(zhong)(zhong)管道(dao)。
四、結論
糧食是人類(lei)的基本需(xu)求(qiu)，同時對人造化肥(fei)的依賴繼續(xu)增加(jia)，這是不(bu)銹鋼的現成市場(chang)。然而，僅提供產品，等待用戶(hu)上門訂貨還遠遠不(bu)夠(gou)。只(zhi)有鋼鐵(tie)生(sheng)產廠家(jia)與用戶(hu)密切合(he)作才(cai)會達到雙贏。這些合(he)作為我們的未來提供了樣板，不(bu)僅是在(zai)化肥(fei)生(sheng)產領域，而且(qie)在(zai)整(zheng)個加(jia)工制造領域。
