一、植物營養(yang)
植(zhi)物的(de)營養主(zhu)要(yao)(yao)來自約19種元(yuan)素（不包括空氣中的(de)碳和(he)氧以(yi)及土壤中的(de)水）。這(zhe)(zhe)些元(yuan)素大(da)致分為(wei)(wei)兩類：（植(zhi)物大(da)量(liang)需(xu)(xu)要(yao)(yao)的(de)）大(da)量(liang)營養元(yuan)素和(he)（植(zhi)物微量(liang)需(xu)(xu)要(yao)(yao)的(de)）微量(liang)營養元(yuan)素。三種主(zhu)要(yao)(yao)的(de)大(da)量(liang)營養元(yuan)素是(shi)氮(dan)、磷(lin)和(he)鉀。農作(zuo)物的(de)產量(liang)主(zhu)要(yao)(yao)取決于土壤中的(de)這(zhe)(zhe)三種元(yuan)素，但是(shi)，需(xu)(xu)要(yao)(yao)把它們轉換為(wei)(wei)植(zhi)物可吸收的(de)形式。這(zhe)(zhe)就是(shi)化(hua)肥的(de)作(zuo)用。
1. 化(hua)肥的種(zhong)類
幾個世紀以來(lai)(lai)農民種地(di)采用(yong)的是有(you)機(ji)肥(fei)，開采的無(wu)機(ji)肥(fei)料非常有(you)限。隨著英國農業革命(ming)和后來(lai)(lai)20世紀的綠色革命(ming)，人(ren)類越(yue)來(lai)(lai)越(yue)多地(di)依賴人(ren)造(zao)無(wu)機(ji)肥(fei)料。目前，全球有(you)三分之一的人(ren)口(kou)食(shi)用(yong)的糧食(shi)是采用(yong)人(ren)造(zao)氮生產(chan)的。
2. 化肥供應鏈
無機化肥的(de)生產(chan)是化學供應(ying)鏈中的(de)一種(zhong)化工過程。我們可簡單地看一下這三(san)種(zhong)大量元(yuan)素在工藝中所起的(de)作(zuo)用。
二、化肥
1. 磷
作(zuo)為ATP的(de)(de)(de)組分之一，磷(lin)(lin)(lin)在植物的(de)(de)(de)光合作(zuo)用(yong)中起著(zhu)至(zhi)關重要的(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)。磷(lin)(lin)(lin)是用(yong)來生產磷(lin)(lin)(lin)肥(fei)的(de)(de)(de)，是從(cong)含磷(lin)(lin)(lin)酸(suan)鹽礦(kuang)物中開(kai)采(cai)出來的(de)(de)(de)。在氮(dan)肥(fei)生產中也使用(yong)磷(lin)(lin)(lin)酸(suan)。摩洛哥、中國(guo)、南非(fei)、約旦和美(mei)國(guo)這五個國(guo)家控制(zhi)著(zhu)全球磷(lin)(lin)(lin)酸(suan)鹽儲量的(de)(de)(de)90%。現在人們擔心幾十年后(hou)磷(lin)(lin)(lin)的(de)(de)(de)供應會(hui)耗盡。
2. 鉀(jia)
鉀(jia)(jia)對植物(wu)(wu)的(de)(de)水分調節(jie)和耐(nai)干旱(han)非常重(zhong)要。化肥中(zhong)所用的(de)(de)鉀(jia)(jia)是(shi)(shi)碳酸鉀(jia)(jia)。碳酸鉀(jia)(jia)是(shi)(shi)從含碳酸鉀(jia)(jia)礦物(wu)(wu)中(zhong)可提取的(de)(de)各種礦物(wu)(wu)鹽的(de)(de)總稱(cheng)。碳酸鉀(jia)(jia)最大(da)(da)的(de)(de)生產國(guo)家是(shi)(shi)加(jia)拿(na)大(da)(da)、俄(e)羅斯(si)和白俄(e)羅斯(si)。鉀(jia)(jia)是(shi)(shi)地(di)殼中(zhong)的(de)(de)第七大(da)(da)元素，但(dan)是(shi)(shi)，不斷(duan)增(zeng)長的(de)(de)需(xu)求(qiu)導致其價格(ge)飛漲。
3. 氮
氮(dan)對所有的(de)蛋白(bai)質都是非(fei)常(chang)重要的(de)。氮(dan)最(zui)常(chang)見于空氣中(zhong)(zhong)，但是這種(zhong)形(xing)式(shi)的(de)氮(dan)，植物是無法(fa)吸收(shou)的(de)。為(wei)了(le)便于植物吸收(shou)，必(bi)須對氮(dan)進行“固定”或(huo)被土壤吸收(shou)。由于這種(zhong)自然生成的(de)氮(dan)供應不足，就出現了(le)提供各(ge)種(zhong)無機氮(dan)肥——如(ru)(ru)硫酸(suan)氨(an)(an)，磷酸(suan)氨(an)(an)和(he)各(ge)種(zhong)以(yi)尿(niao)素為(wei)原料的(de)產(chan)(chan)(chan)品(pin)——的(de)產(chan)(chan)(chan)業，尿(niao)素可自然生成（如(ru)(ru)哺乳類(lei)動(dong)物的(de)尿(niao)液中(zhong)(zhong)）或(huo)從(cong)氨(an)(an)中(zhong)(zhong)提取，就是在化學(xue)反(fan)應中(zhong)(zhong)通過哈(ha)柏博施法(fa)進行生產(chan)(chan)(chan)。尿(niao)素和(he)其(qi)前身氨(an)(an)除用(yong)于化肥外，還(huan)用(yong)于其(qi)他化工產(chan)(chan)(chan)品(pin)中(zhong)(zhong)。
4. 氨(an)
要生(sheng)產(chan)無機化(hua)(hua)肥(fei)，就需要采用化(hua)(hua)工(gong)工(gong)藝(yi)。氨(an)(an)是尿素和其他無機氮肥(fei)的前身，它是采用哈(ha)柏博(bo)施(shi)法(fa)生(sheng)產(chan)的，通過催化(hua)(hua)劑(ji)與蒸汽進行(xing)反應（蒸汽重整）生(sheng)成二(er)氧化(hua)(hua)碳、蒸汽和氫的混(hun)合物。最后采用鐵系(xi)催化(hua)(hua)劑(ji)，通過哈(ha)柏博(bo)施(shi)工(gong)藝(yi)來合成氨(an)(an)。
5. 尿素
在所有氮肥的(de)組成中，尿素的(de)氮含量最高。尿素是氨和二氧化(hua)碳(tan)在壓(ya)力(li)150～220巴，溫度范(fan)圍170～200℃的(de)反(fan)應(ying)器中進(jin)行(xing)反(fan)應(ying)生(sheng)成的(de)。反(fan)應(ying)過(guo)程生(sheng)成的(de)化(hua)學物氨基甲酸銨的(de)腐蝕性很大。
6. 化肥產業
最常(chang)見的(de)(de)無機(ji)化肥(fei)是磷(lin)肥(fei)、鉀肥(fei)和氮肥(fei)。氮肥(fei)中(zhong)的(de)(de)一類磷(lin)酸(suan)氨就是通(tong)過(guo)用硫酸(suan)將磷(lin)酸(suan)化氨與磷(lin)酸(suan)的(de)(de)作用而生產(chan)出來的(de)(de)。尿素生產(chan)的(de)(de)龍(long)頭(tou)企(qi)業(ye)公(gong)司是斯塔米卡邦（Stamicarbon）（現(xian)為MaireTecnimont公(gong)司的(de)(de)子公(gong)司），該公(gong)司一直與Uhde公(gong)司和Sandvik公(gong)司合作開發新(xin)的(de)(de)生產(chan)工藝。
化肥(fei)生產主要(yao)集中在(zai)阿根廷、巴(ba)西、中國(guo)、印(yin)度(du)和(he)其他亞太地區國(guo)家(jia)，中東和(he)俄(e)羅斯。這(zhe)并不奇(qi)怪，這(zhe)些國(guo)家(jia)正在(zai)經(jing)歷著經(jing)濟快(kuai)速增長，有(you)些國(guo)家(jia)還經(jing)歷著食品價格飛漲。投資規(gui)模可說明(ming)這(zhe)一點，印(yin)度(du)農民化肥(fei)合作公司（IFFCO）計劃未(wei)來三年在(zai)印(yin)度(du)投資12億～13億美元進行擴(kuo)建。
三(san)、不(bu)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(gang)、316L不(bu)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(suan)
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(chao)級不銹(xiu)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
在氨(an)(an)生(sheng)產(chan)工藝(yi)中，絕大部分工藝(yi)的(de)(de)腐蝕(shi)性(xing)為中等腐蝕(shi)，所(suo)以(yi)一般采用(yong)(yong)300和(he)400系(xi)列不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)。這些鋼(gang)(gang)種(zhong)用(yong)(yong)于(yu)制(zhi)造(zao)重整器，二氧(yang)化(hua)碳去除裝置(zhi)，氨(an)(an)的(de)(de)合(he)成(cheng)，葉輪機械，冷卻(que)裝置(zhi)和(he)冷凝器。在氨(an)(an)的(de)(de)合(he)成(cheng)過程中，生(sheng)成(cheng)具(ju)有腐蝕(shi)性(xing)的(de)(de)氨(an)(an)基甲酸銨，所(suo)以(yi)需要使用(yong)(yong)耐(nai)腐蝕(shi)性(xing)能(neng)更好(hao)的(de)(de)鋼(gang)(gang)種(zhong)，如ASTM 430，UNSS44625和(he)UNS S44626。為了耐(nai)氯(lv)化(hua)物腐蝕(shi)，熱交換器采用(yong)(yong)雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)。管道和(he)儲罐(guan)可(ke)采用(yong)(yong)Outokumpu公(gong)司(si)生(sheng)產(chan)的(de)(de)經濟型雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)LDX 2101，這種(zhong)雙(shuang)相(xiang)鋼(gang)(gang)的(de)(de)力學性(xing)能(neng)好(hao)，可(ke)降低使用(yong)(yong)材料的(de)(de)壁厚，節約材料和(he)制(zhi)造(zao)費用(yong)(yong)，而且該鋼(gang)(gang)種(zhong)的(de)(de)耐(nai)腐蝕(shi)性(xing)能(neng)（耐(nai)點蝕(shi)和(he)應力腐蝕(shi)斷裂）優于(yu)標準的(de)(de)300系(xi)列不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)。
4. 尿素
近年來，制造尿(niao)素生(sheng)產設備采(cai)用的(de)(de)標準鋼(gang)種是改進型316L，即316L MOD或316L Urea，腐蝕性較(jiao)嚴重的(de)(de)區域采(cai)用的(de)(de)是更高(gao)(gao)合金含量(liang)的(de)(de)不(bu)銹鋼(gang)，Urea25/22/2（25Cr，22Ni，2Mo），是低(di)碳、低(di)硅和高(gao)(gao)氮含量(liang)的(de)(de)改進型310L奧氏體不(bu)銹鋼(gang)。
在尿(niao)素(su)生(sheng)(sheng)產中(zhong)，腐(fu)蝕(shi)不僅受到氨(an)基(ji)甲(jia)酸(suan)酯水平的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響，而且還受到氨(an)與(yu)二氧(yang)(yang)化(hua)(hua)碳比的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響和(he)(he)氧(yang)(yang)含量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響。缺少氧(yang)(yang)氣會使(shi)不銹鋼發(fa)生(sheng)(sheng)腐(fu)蝕(shi)，所以(yi)最好(hao)(hao)使(shi)用耐最低(di)氧(yang)(yang)含量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鋼種(zhong)，如Urea25/22/2。Sandvik2RE69TM是(shi)(shi)Urea25/22/2的(de)(de)(de)(de)(de)(de)改進型，可用于(yu)尿(niao)素(su)生(sheng)(sheng)產工藝中(zhong)條件最苛刻(ke)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)區域。印度農民化(hua)(hua)肥合(he)作(zuo)公(gong)司（IFFCO）位于(yu)Kalol的(de)(de)(de)(de)(de)(de)尿(niao)素(su)廠的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氣提(ti)塔中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)管道就是(shi)(shi)采用這種(zhong)材料(liao)制造的(de)(de)(de)(de)(de)(de)，氣提(ti)塔內的(de)(de)(de)(de)(de)(de)壓力(li)和(he)(he)溫(wen)度是(shi)(shi)最高的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。管道已使(shi)用了25年以(yi)上。還有(you)一(yi)種(zhong)雙相鋼種(zhong)可用于(yu)制造尿(niao)素(su)生(sheng)(sheng)產設備，這就是(shi)(shi)住友(you)金(jin)屬工業和(he)(he)東洋工程(cheng)公(gong)司生(sheng)(sheng)產的(de)(de)(de)(de)(de)(de)DP28WTM。這種(zhong)雙相鋼的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鉻含量(liang)高，鎳(nie)含量(liang)較低(di)，所以(yi)具有(you)良好(hao)(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)再鈍(dun)化(hua)(hua)性(xing)能，而且非常(chang)耐應力(li)腐(fu)蝕(shi)斷(duan)裂和(he)(he)氨(an)甲(jia)酸(suan)溶液和(he)(he)氯(lv)化(hua)(hua)物溶液的(de)(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)。
Sandvik公(gong)(gong)司(si)(si)和斯塔(ta)米卡邦（Stamicarbon）公(gong)(gong)司(si)(si)合(he)作開發了一種用于現代尿(niao)素廠無氧環境(jing)的先進(jin)雙相鋼SafurexTM。通(tong)過(guo)采用雙相鋼SafurexTM，斯塔(ta)米卡邦（Stamicarbon）公(gong)(gong)司(si)(si)對尿(niao)素生產工藝進(jin)行簡化，去掉了風機、氫氣(qi)轉換(huan)器(qi)、高壓(ya)洗滌(di)器(qi)和高壓(ya)氨噴射器(qi)。
在尿素生產過(guo)程中，氨(an)（NH3）氣提(ti)塔通(tong)常是(shi)采(cai)用鈦制造的(de)。但是(shi)，為防止鈦被沖蝕，需要(yao)為鈦加一層覆(fu)層。為了解決這一問(wen)題，Snamprogetti公(gong)司(si)(si)(si)（Saipem公(gong)司(si)(si)(si)的(de)下(xia)屬公(gong)司(si)(si)(si)）與ATI Wahchang公(gong)司(si)(si)(si)合作開發出(chu)了OmegabondTM先進管(guan)(guan)道，在這種(zhong)管(guan)(guan)道中，利(li)用固態接合技(ji)術將鋯粘結(jie)到(dao)了鈦上。海灣石(shi)化公(gong)司(si)(si)(si)（GPIC）首先在巴林的(de)大型(xing)設備上采(cai)用了這種(zhong)管(guan)(guan)道（該(gai)設備于2009年投產運(yun)行(xing)），后來又有兩家公(gong)司(si)(si)(si)采(cai)用了這種(zhong)管(guan)(guan)道。
四、結論
糧食是人類的基本需求，同時對人造化肥的依賴繼續增加，這是不(bu)銹鋼(gang)的現成(cheng)市場。然而(er)，僅(jin)提供(gong)產品，等待(dai)用戶上門訂貨還遠遠不(bu)夠。只有(you)鋼(gang)鐵生(sheng)(sheng)產廠家與用戶密切合作(zuo)才(cai)會(hui)達到雙贏。這些合作(zuo)為(wei)我們的未來(lai)提供(gong)了樣板，不(bu)僅(jin)是在化肥生(sheng)(sheng)產領域，而(er)且(qie)在整個加工制造領域。
