一、植物營養
植物(wu)的(de)(de)營養主要(yao)(yao)(yao)來自約19種(zhong)(zhong)元(yuan)素(su)(su)（不包括空氣中的(de)(de)碳和(he)氧以及土壤(rang)中的(de)(de)水(shui)）。這(zhe)(zhe)些元(yuan)素(su)(su)大(da)致分為兩類：（植物(wu)大(da)量(liang)(liang)需(xu)(xu)要(yao)(yao)(yao)的(de)(de)）大(da)量(liang)(liang)營養元(yuan)素(su)(su)和(he)（植物(wu)微量(liang)(liang)需(xu)(xu)要(yao)(yao)(yao)的(de)(de)）微量(liang)(liang)營養元(yuan)素(su)(su)。三(san)(san)種(zhong)(zhong)主要(yao)(yao)(yao)的(de)(de)大(da)量(liang)(liang)營養元(yuan)素(su)(su)是氮、磷和(he)鉀。農(nong)作物(wu)的(de)(de)產(chan)量(liang)(liang)主要(yao)(yao)(yao)取決于土壤(rang)中的(de)(de)這(zhe)(zhe)三(san)(san)種(zhong)(zhong)元(yuan)素(su)(su)，但是，需(xu)(xu)要(yao)(yao)(yao)把(ba)它們轉換為植物(wu)可吸收(shou)的(de)(de)形式。這(zhe)(zhe)就是化肥的(de)(de)作用(yong)。
1. 化肥(fei)的種類
幾個世紀以來農(nong)(nong)民(min)種地(di)采用的(de)(de)是(shi)有(you)(you)機(ji)肥(fei)(fei)，開(kai)采的(de)(de)無機(ji)肥(fei)(fei)料(liao)(liao)非常有(you)(you)限。隨(sui)著英國(guo)農(nong)(nong)業革命(ming)和后來20世紀的(de)(de)綠色革命(ming)，人(ren)類越(yue)來越(yue)多地(di)依賴人(ren)造(zao)無機(ji)肥(fei)(fei)料(liao)(liao)。目前，全球有(you)(you)三分之一的(de)(de)人(ren)口食(shi)用的(de)(de)糧(liang)食(shi)是(shi)采用人(ren)造(zao)氮(dan)生產的(de)(de)。
2. 化肥供(gong)應(ying)鏈(lian)
無(wu)機化(hua)肥(fei)的生(sheng)產是(shi)化(hua)學供應鏈中的一(yi)(yi)種化(hua)工過程。我們可簡單地(di)看一(yi)(yi)下這三種大量元素(su)在工藝中所起的作用。
二、化(hua)肥(fei)
1. 磷(lin)
作(zuo)為ATP的組分之一，磷(lin)在(zai)植物(wu)的光(guang)合作(zuo)用中(zhong)起著至(zhi)關重要的作(zuo)用。磷(lin)是(shi)用來(lai)生產(chan)磷(lin)肥(fei)的，是(shi)從含磷(lin)酸(suan)(suan)鹽礦物(wu)中(zhong)開采出來(lai)的。在(zai)氮(dan)肥(fei)生產(chan)中(zhong)也使用磷(lin)酸(suan)(suan)。摩洛哥、中(zhong)國、南(nan)非、約旦和美國這五個國家控制著全球磷(lin)酸(suan)(suan)鹽儲量的90%。現在(zai)人們擔心幾十年后磷(lin)的供(gong)應會耗盡。
2. 鉀(jia)
鉀(jia)(jia)(jia)對植物的(de)(de)(de)(de)水(shui)分調節(jie)和耐干旱非(fei)常重要。化肥中(zhong)(zhong)所用的(de)(de)(de)(de)鉀(jia)(jia)(jia)是碳酸(suan)鉀(jia)(jia)(jia)。碳酸(suan)鉀(jia)(jia)(jia)是從含碳酸(suan)鉀(jia)(jia)(jia)礦物中(zhong)(zhong)可提取的(de)(de)(de)(de)各種(zhong)礦物鹽的(de)(de)(de)(de)總稱。碳酸(suan)鉀(jia)(jia)(jia)最大(da)(da)的(de)(de)(de)(de)生產國家是加拿大(da)(da)、俄羅斯和白俄羅斯。鉀(jia)(jia)(jia)是地殼中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)第七大(da)(da)元素，但(dan)是，不(bu)斷增長的(de)(de)(de)(de)需求(qiu)導致其價格飛漲(zhang)。
3. 氮
氮(dan)(dan)對所有(you)的(de)(de)(de)(de)蛋(dan)白(bai)質都是非(fei)常重(zhong)要的(de)(de)(de)(de)。氮(dan)(dan)最常見于空氣(qi)中(zhong)，但是這種(zhong)形式的(de)(de)(de)(de)氮(dan)(dan)，植物是無法吸(xi)收的(de)(de)(de)(de)。為了便于植物吸(xi)收，必須對氮(dan)(dan)進行“固(gu)定”或被土壤(rang)吸(xi)收。由于這種(zhong)自(zi)然(ran)(ran)生成的(de)(de)(de)(de)氮(dan)(dan)供應不足(zu)，就出現了提(ti)供各種(zhong)無機氮(dan)(dan)肥——如硫酸氨(an)，磷酸氨(an)和各種(zhong)以尿(niao)(niao)素(su)為原料的(de)(de)(de)(de)產(chan)品——的(de)(de)(de)(de)產(chan)業(ye)，尿(niao)(niao)素(su)可(ke)自(zi)然(ran)(ran)生成（如哺乳類(lei)動(dong)物的(de)(de)(de)(de)尿(niao)(niao)液中(zhong)）或從氨(an)中(zhong)提(ti)取，就是在化(hua)學反應中(zhong)通(tong)過哈柏博施法進行生產(chan)。尿(niao)(niao)素(su)和其(qi)前身氨(an)除用于化(hua)肥外，還(huan)用于其(qi)他化(hua)工產(chan)品中(zhong)。
4. 氨(an)
要生(sheng)(sheng)產無(wu)機(ji)化(hua)肥(fei)，就(jiu)需要采(cai)用(yong)(yong)化(hua)工工藝(yi)(yi)。氨是尿(niao)素和其(qi)他無(wu)機(ji)氮(dan)肥(fei)的(de)前身，它是采(cai)用(yong)(yong)哈(ha)柏博施法生(sheng)(sheng)產的(de)，通(tong)過(guo)催(cui)化(hua)劑與蒸(zheng)汽(qi)進(jin)行反(fan)應（蒸(zheng)汽(qi)重整）生(sheng)(sheng)成(cheng)二氧化(hua)碳、蒸(zheng)汽(qi)和氫(qing)的(de)混合物(wu)。最后(hou)采(cai)用(yong)(yong)鐵(tie)系(xi)催(cui)化(hua)劑，通(tong)過(guo)哈(ha)柏博施工藝(yi)(yi)來合成(cheng)氨。
5. 尿素
在(zai)(zai)所有氮(dan)(dan)肥的(de)組成(cheng)中(zhong)(zhong)，尿素(su)的(de)氮(dan)(dan)含量最高。尿素(su)是氨和二氧化(hua)(hua)碳在(zai)(zai)壓(ya)力150～220巴，溫度范圍170～200℃的(de)反應(ying)器(qi)中(zhong)(zhong)進行反應(ying)生成(cheng)的(de)。反應(ying)過程生成(cheng)的(de)化(hua)(hua)學物氨基(ji)甲酸銨的(de)腐蝕性很大。
6. 化肥產業
最常見的(de)(de)(de)無(wu)機化肥(fei)(fei)是磷肥(fei)(fei)、鉀肥(fei)(fei)和(he)氮肥(fei)(fei)。氮肥(fei)(fei)中的(de)(de)(de)一類磷酸氨(an)就是通過用(yong)硫(liu)酸將磷酸化氨(an)與磷酸的(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)而生產出來(lai)的(de)(de)(de)。尿素生產的(de)(de)(de)龍頭(tou)企業公(gong)(gong)司(si)(si)是斯塔米卡邦(bang)（Stamicarbon）（現為MaireTecnimont公(gong)(gong)司(si)(si)的(de)(de)(de)子公(gong)(gong)司(si)(si)），該公(gong)(gong)司(si)(si)一直與Uhde公(gong)(gong)司(si)(si)和(he)Sandvik公(gong)(gong)司(si)(si)合作(zuo)開發新的(de)(de)(de)生產工(gong)藝(yi)。
化肥(fei)生產主(zhu)要集中在阿根廷、巴西、中國(guo)、印度(du)和其他亞太地區國(guo)家，中東和俄羅斯。這并(bing)不奇怪，這些國(guo)家正在經歷(li)著(zhu)經濟快速增長，有些國(guo)家還經歷(li)著(zhu)食(shi)品價格(ge)飛(fei)漲。投資規(gui)模可(ke)說明(ming)這一點(dian)，印度(du)農民化肥(fei)合作公司（IFFCO）計劃(hua)未來三年在印度(du)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氏(shi)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不銹鋼(gang)、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(xiu)鋼） 媲美。
3. 氨
在(zai)氨生產(chan)工藝(yi)中，絕大部分工藝(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)為(wei)中等腐(fu)蝕(shi)(shi)，所以一般采(cai)用300和(he)(he)400系(xi)列(lie)(lie)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)。這些鋼(gang)(gang)(gang)(gang)種(zhong)(zhong)用于(yu)(yu)制(zhi)造重整器，二氧化碳(tan)去除裝置(zhi)，氨的(de)(de)(de)(de)(de)合成，葉(xie)輪(lun)機(ji)械，冷卻裝置(zhi)和(he)(he)冷凝器。在(zai)氨的(de)(de)(de)(de)(de)合成過程(cheng)中，生成具(ju)有腐(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)氨基甲(jia)酸銨，所以需要使用耐腐(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)能更好(hao)(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)種(zhong)(zhong)，如(ru)ASTM 430，UNSS44625和(he)(he)UNS S44626。為(wei)了(le)耐氯化物腐(fu)蝕(shi)(shi)，熱交換器采(cai)用雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)。管道和(he)(he)儲罐可(ke)采(cai)用Outokumpu公司(si)生產(chan)的(de)(de)(de)(de)(de)經濟型雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)LDX 2101，這種(zhong)(zhong)雙(shuang)相(xiang)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)力學性(xing)(xing)能好(hao)(hao)，可(ke)降(jiang)低使用材料的(de)(de)(de)(de)(de)壁厚，節約(yue)材料和(he)(he)制(zhi)造費用，而且該鋼(gang)(gang)(gang)(gang)種(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)耐腐(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)能（耐點蝕(shi)(shi)和(he)(he)應力腐(fu)蝕(shi)(shi)斷裂(lie)）優(you)于(yu)(yu)標準的(de)(de)(de)(de)(de)300系(xi)列(lie)(lie)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)。
4. 尿(niao)素(su)
近年來，制造(zao)尿素生產設備采用的(de)標準(zhun)鋼種(zhong)是(shi)改進(jin)型316L，即316L MOD或316L Urea，腐蝕性較嚴(yan)重的(de)區域(yu)采用的(de)是(shi)更高(gao)合金含(han)量的(de)不(bu)銹鋼，Urea25/22/2（25Cr，22Ni，2Mo），是(shi)低碳(tan)、低硅(gui)和高(gao)氮(dan)含(han)量的(de)改進(jin)型310L奧氏體不(bu)銹鋼。
在尿(niao)素生產(chan)中，腐(fu)蝕不僅受到氨基(ji)甲酸(suan)酯水平的(de)(de)影響(xiang)，而且還受到氨與二氧(yang)化(hua)碳比的(de)(de)影響(xiang)和(he)(he)氧(yang)含(han)(han)量(liang)的(de)(de)影響(xiang)。缺(que)少氧(yang)氣會使(shi)(shi)(shi)不銹鋼(gang)(gang)發生腐(fu)蝕，所以最好使(shi)(shi)(shi)用耐最低(di)氧(yang)含(han)(han)量(liang)的(de)(de)鋼(gang)(gang)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)，如Urea25/22/2。Sandvik2RE69TM是(shi)Urea25/22/2的(de)(de)改(gai)進(jin)型，可用于(yu)(yu)尿(niao)素生產(chan)工(gong)藝(yi)中條件(jian)最苛刻的(de)(de)區域。印度(du)農(nong)民化(hua)肥合作公(gong)(gong)司（IFFCO）位(wei)于(yu)(yu)Kalol的(de)(de)尿(niao)素廠的(de)(de)氣提塔(ta)中的(de)(de)管(guan)道(dao)就(jiu)是(shi)采用這(zhe)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)材料(liao)制造的(de)(de)，氣提塔(ta)內(nei)的(de)(de)壓力(li)和(he)(he)溫(wen)度(du)是(shi)最高的(de)(de)。管(guan)道(dao)已(yi)使(shi)(shi)(shi)用了(le)25年以上。還有(you)一種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)雙(shuang)相(xiang)鋼(gang)(gang)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)可用于(yu)(yu)制造尿(niao)素生產(chan)設備，這(zhe)就(jiu)是(shi)住友金屬工(gong)業和(he)(he)東(dong)洋工(gong)程公(gong)(gong)司生產(chan)的(de)(de)DP28WTM。這(zhe)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)雙(shuang)相(xiang)鋼(gang)(gang)的(de)(de)鉻含(han)(han)量(liang)高，鎳含(han)(han)量(liang)較低(di)，所以具有(you)良好的(de)(de)再(zai)鈍(dun)化(hua)性能(neng)，而且非常(chang)耐應(ying)力(li)腐(fu)蝕斷裂和(he)(he)氨甲酸(suan)溶(rong)液和(he)(he)氯化(hua)物溶(rong)液的(de)(de)腐(fu)蝕。
Sandvik公司和斯塔米卡邦(bang)（Stamicarbon）公司合作開發了(le)一種用于現代尿素(su)廠無氧環境的先進(jin)雙(shuang)相鋼SafurexTM。通過采用雙(shuang)相鋼SafurexTM，斯塔米卡邦(bang)（Stamicarbon）公司對尿素(su)生產(chan)工藝進(jin)行簡化，去掉了(le)風機、氫氣轉換器(qi)、高壓(ya)洗滌器(qi)和高壓(ya)氨噴射器(qi)。
在尿(niao)素(su)生產過程中，氨（NH3）氣提(ti)塔通常(chang)是采用(yong)鈦(tai)制造的(de)。但是，為防止鈦(tai)被沖蝕，需要(yao)為鈦(tai)加一(yi)層覆層。為了解決這一(yi)問(wen)題，Snamprogetti公司(si)(si)（Saipem公司(si)(si)的(de)下屬(shu)公司(si)(si)）與ATI Wahchang公司(si)(si)合作開發出了OmegabondTM先(xian)進管道(dao)，在這種(zhong)管道(dao)中，利用(yong)固態接合技術將(jiang)鋯粘結到了鈦(tai)上。海灣石化(hua)公司(si)(si)（GPIC）首先(xian)在巴林(lin)的(de)大(da)型設(she)備(bei)上采用(yong)了這種(zhong)管道(dao)（該(gai)設(she)備(bei)于2009年投產運行），后來又有兩家公司(si)(si)采用(yong)了這種(zhong)管道(dao)。
四、結論
糧食是(shi)人類的(de)基本需求，同時對人造化肥(fei)的(de)依賴繼續增加(jia)，這(zhe)是(shi)不銹鋼的(de)現成市場。然而(er)，僅提(ti)供產品，等待用戶(hu)上門(men)訂貨還遠(yuan)(yuan)遠(yuan)(yuan)不夠。只(zhi)有鋼鐵生產廠家(jia)與(yu)用戶(hu)密(mi)切(qie)合作(zuo)才會(hui)達到雙贏。這(zhe)些合作(zuo)為(wei)我(wo)們的(de)未來提(ti)供了樣板，不僅是(shi)在化肥(fei)生產領域(yu)，而(er)且在整個加(jia)工制造領域(yu)。
