一、植(zhi)物營養
植(zhi)(zhi)物的(de)營(ying)養(yang)(yang)主要來自約(yue)19種(zhong)元素(su)（不包括空(kong)氣中(zhong)(zhong)的(de)碳和氧以(yi)及土壤中(zhong)(zhong)的(de)水）。這些元素(su)大(da)致分為兩類：（植(zhi)(zhi)物大(da)量需要的(de)）大(da)量營(ying)養(yang)(yang)元素(su)和（植(zhi)(zhi)物微量需要的(de)）微量營(ying)養(yang)(yang)元素(su)。三種(zhong)主要的(de)大(da)量營(ying)養(yang)(yang)元素(su)是(shi)氮、磷和鉀。農作(zuo)物的(de)產(chan)量主要取(qu)決于土壤中(zhong)(zhong)的(de)這三種(zhong)元素(su)，但是(shi)，需要把它(ta)們(men)轉換為植(zhi)(zhi)物可吸收的(de)形式。這就是(shi)化肥(fei)的(de)作(zuo)用。
1. 化肥的種類
幾(ji)個(ge)世(shi)紀(ji)以來(lai)農(nong)民種(zhong)地(di)采用的(de)(de)(de)是(shi)有(you)機(ji)肥，開采的(de)(de)(de)無(wu)機(ji)肥料非常有(you)限(xian)。隨(sui)著(zhu)英國(guo)農(nong)業革命和(he)后(hou)來(lai)20世(shi)紀(ji)的(de)(de)(de)綠色革命，人(ren)(ren)(ren)類(lei)越來(lai)越多地(di)依賴人(ren)(ren)(ren)造無(wu)機(ji)肥料。目前，全球(qiu)有(you)三分之一的(de)(de)(de)人(ren)(ren)(ren)口食用的(de)(de)(de)糧食是(shi)采用人(ren)(ren)(ren)造氮(dan)生產的(de)(de)(de)。
2. 化肥供應鏈
無(wu)機化(hua)肥的生產是化(hua)學供應鏈中(zhong)的一(yi)種(zhong)化(hua)工過程。我們可簡(jian)單地(di)看一(yi)下這(zhe)三(san)種(zhong)大量元素(su)在工藝(yi)中(zhong)所起的作用。
二、化(hua)肥
1. 磷
作為(wei)ATP的(de)(de)組分(fen)之一，磷(lin)在植(zhi)物的(de)(de)光合作用中起著至關(guan)重要(yao)的(de)(de)作用。磷(lin)是用來(lai)生產(chan)磷(lin)肥的(de)(de)，是從含磷(lin)酸(suan)鹽礦物中開采(cai)出來(lai)的(de)(de)。在氮肥生產(chan)中也使用磷(lin)酸(suan)。摩洛哥、中國(guo)(guo)、南非、約旦(dan)和美國(guo)(guo)這(zhe)五個(ge)國(guo)(guo)家控制著全球磷(lin)酸(suan)鹽儲(chu)量的(de)(de)90%。現在人(ren)們擔心幾(ji)十年后磷(lin)的(de)(de)供應會耗盡。
2. 鉀
鉀對植物(wu)的(de)水分調節和耐干旱非常重(zhong)要(yao)。化肥中(zhong)所用(yong)的(de)鉀是碳酸鉀。碳酸鉀是從含碳酸鉀礦(kuang)(kuang)物(wu)中(zhong)可提取的(de)各(ge)種礦(kuang)(kuang)物(wu)鹽(yan)的(de)總稱。碳酸鉀最大(da)的(de)生產國家是加拿大(da)、俄羅斯(si)和白俄羅斯(si)。鉀是地殼中(zhong)的(de)第(di)七(qi)大(da)元素，但是，不斷增長(chang)的(de)需(xu)求導致其(qi)價格飛漲(zhang)。
3. 氮
氮(dan)(dan)對(dui)所(suo)有的(de)(de)蛋白質都是非(fei)常重(zhong)要的(de)(de)。氮(dan)(dan)最(zui)常見于(yu)(yu)空(kong)氣中(zhong)，但(dan)是這種(zhong)(zhong)形(xing)式的(de)(de)氮(dan)(dan)，植物是無(wu)法吸(xi)收(shou)的(de)(de)。為了便(bian)于(yu)(yu)植物吸(xi)收(shou)，必(bi)須(xu)對(dui)氮(dan)(dan)進(jin)行“固定”或被土(tu)壤(rang)吸(xi)收(shou)。由于(yu)(yu)這種(zhong)(zhong)自然(ran)生成的(de)(de)氮(dan)(dan)供應不足，就出現了提(ti)供各種(zhong)(zhong)無(wu)機氮(dan)(dan)肥(fei)——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)產(chan)品——的(de)(de)產(chan)業，尿素(su)可自然(ran)生成（如哺乳類動物的(de)(de)尿液中(zhong)）或從氨(an)中(zhong)提(ti)取，就是在化(hua)學反應中(zhong)通過哈(ha)柏博施(shi)法進(jin)行生產(chan)。尿素(su)和其(qi)(qi)前身氨(an)除用(yong)于(yu)(yu)化(hua)肥(fei)外(wai)，還用(yong)于(yu)(yu)其(qi)(qi)他化(hua)工產(chan)品中(zhong)。
4. 氨(an)
要生產無機化(hua)(hua)肥(fei)，就需要采(cai)用(yong)化(hua)(hua)工(gong)工(gong)藝(yi)。氨是尿素和其他無機氮肥(fei)的前(qian)身，它是采(cai)用(yong)哈(ha)(ha)柏博(bo)施(shi)法(fa)生產的，通過(guo)催化(hua)(hua)劑與蒸汽(qi)進行(xing)反應（蒸汽(qi)重整）生成(cheng)二(er)氧化(hua)(hua)碳、蒸汽(qi)和氫(qing)的混(hun)合(he)物。最后(hou)采(cai)用(yong)鐵系(xi)催化(hua)(hua)劑，通過(guo)哈(ha)(ha)柏博(bo)施(shi)工(gong)藝(yi)來合(he)成(cheng)氨。
5. 尿(niao)素(su)
在(zai)所有氮肥的(de)組成中，尿(niao)素的(de)氮含量最高。尿(niao)素是氨和二(er)氧(yang)化碳在(zai)壓力150～220巴，溫度范圍(wei)170～200℃的(de)反應器(qi)中進行反應生成的(de)。反應過(guo)程(cheng)生成的(de)化學物氨基甲酸銨(an)的(de)腐蝕性很大。
6. 化肥產業
最常見的(de)(de)無機化(hua)肥是磷(lin)肥、鉀肥和氮(dan)肥。氮(dan)肥中的(de)(de)一(yi)類磷(lin)酸(suan)氨就是通過用(yong)硫酸(suan)將磷(lin)酸(suan)化(hua)氨與(yu)(yu)磷(lin)酸(suan)的(de)(de)作用(yong)而(er)生產(chan)出(chu)來的(de)(de)。尿(niao)素生產(chan)的(de)(de)龍頭(tou)企業公司(si)是斯塔米卡邦（Stamicarbon）（現為(wei)MaireTecnimont公司(si)的(de)(de)子(zi)公司(si)），該公司(si)一(yi)直與(yu)(yu)Uhde公司(si)和Sandvik公司(si)合作開發新的(de)(de)生產(chan)工藝(yi)。
化肥生產主要集中(zhong)在(zai)阿根廷、巴西、中(zhong)國、印度(du)和其(qi)他亞太地區國家(jia)(jia)，中(zhong)東和俄羅斯。這并(bing)不奇怪，這些國家(jia)(jia)正(zheng)在(zai)經歷著經濟快速增長，有些國家(jia)(jia)還(huan)經歷著食品價格(ge)飛漲。投資規(gui)模可說明這一點，印度(du)農(nong)民化肥合(he)作公司（IFFCO）計劃未來三年(nian)在(zai)印度(du)投資12億(yi)(yi)～13億(yi)(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銹(xiu)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(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(bu)銹鋼） 媲美。
3. 氨
在氨(an)生(sheng)(sheng)產工(gong)藝中，絕大部分(fen)工(gong)藝的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)為中等(deng)腐(fu)蝕(shi)，所以一般采(cai)用300和(he)(he)400系列不(bu)(bu)銹(xiu)鋼。這些鋼種用于制造重整器(qi)，二氧化碳去除裝(zhuang)(zhuang)置，氨(an)的(de)(de)合成(cheng)(cheng)，葉輪機械，冷(leng)(leng)卻裝(zhuang)(zhuang)置和(he)(he)冷(leng)(leng)凝器(qi)。在氨(an)的(de)(de)合成(cheng)(cheng)過程(cheng)中，生(sheng)(sheng)成(cheng)(cheng)具有腐(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)的(de)(de)氨(an)基(ji)甲酸銨，所以需(xu)要使用耐腐(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)能(neng)更好(hao)的(de)(de)鋼種，如ASTM 430，UNSS44625和(he)(he)UNS S44626。為了(le)耐氯化物腐(fu)蝕(shi)，熱交換器(qi)采(cai)用雙(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼。管道和(he)(he)儲罐可(ke)采(cai)用Outokumpu公(gong)司生(sheng)(sheng)產的(de)(de)經濟型雙(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼LDX 2101，這種雙(shuang)相(xiang)鋼的(de)(de)力(li)學(xue)性(xing)(xing)能(neng)好(hao)，可(ke)降(jiang)低使用材料(liao)的(de)(de)壁厚，節約材料(liao)和(he)(he)制造費(fei)用，而且該(gai)鋼種的(de)(de)耐腐(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)能(neng)（耐點蝕(shi)和(he)(he)應(ying)力(li)腐(fu)蝕(shi)斷裂）優于標準的(de)(de)300系列不(bu)(bu)銹(xiu)鋼。
4. 尿素(su)
近年來，制造(zao)尿(niao)素(su)生產設(she)備(bei)采用的標準鋼(gang)種是改(gai)(gai)進型316L，即316L MOD或(huo)316L Urea，腐蝕性較嚴重的區域采用的是更高(gao)合金含量的不銹鋼(gang)，Urea25/22/2（25Cr，22Ni，2Mo），是低碳、低硅(gui)和高(gao)氮含量的改(gai)(gai)進型310L奧氏體(ti)不銹鋼(gang)。
在尿(niao)素(su)生(sheng)產中，腐(fu)蝕(shi)不僅受到氨基甲酸酯水平的(de)(de)(de)影響(xiang)，而且(qie)還受到氨與二(er)氧(yang)(yang)化(hua)碳比的(de)(de)(de)影響(xiang)和氧(yang)(yang)含(han)量(liang)的(de)(de)(de)影響(xiang)。缺(que)少氧(yang)(yang)氣會使不銹鋼(gang)發生(sheng)腐(fu)蝕(shi)，所以最好(hao)使用(yong)耐最低(di)氧(yang)(yang)含(han)量(liang)的(de)(de)(de)鋼(gang)種(zhong)(zhong)，如Urea25/22/2。Sandvik2RE69TM是(shi)Urea25/22/2的(de)(de)(de)改進型，可用(yong)于尿(niao)素(su)生(sheng)產工藝(yi)中條件最苛(ke)刻的(de)(de)(de)區域(yu)。印度(du)農民化(hua)肥(fei)合(he)作公司(si)（IFFCO）位(wei)于Kalol的(de)(de)(de)尿(niao)素(su)廠的(de)(de)(de)氣提(ti)塔(ta)中的(de)(de)(de)管(guan)道就(jiu)(jiu)是(shi)采用(yong)這種(zhong)(zhong)材料制造的(de)(de)(de)，氣提(ti)塔(ta)內的(de)(de)(de)壓力和溫度(du)是(shi)最高的(de)(de)(de)。管(guan)道已使用(yong)了25年以上。還有(you)一種(zhong)(zhong)雙相鋼(gang)種(zhong)(zhong)可用(yong)于制造尿(niao)素(su)生(sheng)產設備，這就(jiu)(jiu)是(shi)住友金屬工業和東(dong)洋(yang)工程公司(si)生(sheng)產的(de)(de)(de)DP28WTM。這種(zhong)(zhong)雙相鋼(gang)的(de)(de)(de)鉻含(han)量(liang)高，鎳含(han)量(liang)較(jiao)低(di)，所以具有(you)良好(hao)的(de)(de)(de)再鈍化(hua)性(xing)能，而且(qie)非常耐應(ying)力腐(fu)蝕(shi)斷(duan)裂和氨甲酸溶液(ye)和氯化(hua)物(wu)溶液(ye)的(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)。
Sandvik公司和斯塔(ta)米卡(ka)邦(bang)（Stamicarbon）公司合作開(kai)發了(le)一(yi)種用于(yu)現代尿(niao)素廠無(wu)氧(yang)環境的先進(jin)雙(shuang)相鋼SafurexTM。通過采(cai)用雙(shuang)相鋼SafurexTM，斯塔(ta)米卡(ka)邦(bang)（Stamicarbon）公司對尿(niao)素生產工(gong)藝(yi)進(jin)行簡化，去(qu)掉了(le)風機(ji)、氫氣轉(zhuan)換器(qi)、高壓洗滌器(qi)和高壓氨噴射器(qi)。
在尿素生(sheng)產(chan)(chan)過程中(zhong)，氨（NH3）氣提塔通(tong)常(chang)是采(cai)用(yong)鈦(tai)(tai)(tai)制造的。但是，為防止鈦(tai)(tai)(tai)被(bei)沖蝕，需要為鈦(tai)(tai)(tai)加(jia)一層覆(fu)層。為了解決這(zhe)一問題，Snamprogetti公(gong)司(si)（Saipem公(gong)司(si)的下屬公(gong)司(si)）與ATI Wahchang公(gong)司(si)合作開發出(chu)了OmegabondTM先進管(guan)道(dao)(dao)，在這(zhe)種管(guan)道(dao)(dao)中(zhong)，利用(yong)固態接合技術將(jiang)鋯粘結到了鈦(tai)(tai)(tai)上(shang)。海灣石化公(gong)司(si)（GPIC）首先在巴林的大型設(she)備上(shang)采(cai)用(yong)了這(zhe)種管(guan)道(dao)(dao)（該(gai)設(she)備于2009年投產(chan)(chan)運(yun)行），后來(lai)又有兩家公(gong)司(si)采(cai)用(yong)了這(zhe)種管(guan)道(dao)(dao)。
四、結論(lun)
糧食是(shi)人類的(de)(de)基本需求，同(tong)時對(dui)人造化肥(fei)的(de)(de)依賴繼續增加(jia)，這(zhe)(zhe)是(shi)不(bu)銹(xiu)鋼的(de)(de)現成(cheng)市場。然而，僅提供(gong)產(chan)品(pin)，等待(dai)用戶上門訂貨(huo)還遠遠不(bu)夠。只有鋼鐵生產(chan)廠家與用戶密切合(he)作才會達到雙贏。這(zhe)(zhe)些合(he)作為我們的(de)(de)未來提供(gong)了樣板，不(bu)僅是(shi)在(zai)化肥(fei)生產(chan)領(ling)域，而且(qie)在(zai)整個加(jia)工制造領(ling)域。
