一、植物營養
植物(wu)(wu)的(de)(de)(de)營(ying)養(yang)主要(yao)(yao)來自(zi)約19種元(yuan)(yuan)素(su)（不包括空氣(qi)中(zhong)的(de)(de)(de)碳和(he)氧以(yi)及土(tu)壤(rang)中(zhong)的(de)(de)(de)水(shui)）。這(zhe)(zhe)些元(yuan)(yuan)素(su)大致分為兩(liang)類：（植物(wu)(wu)大量(liang)需(xu)要(yao)(yao)的(de)(de)(de)）大量(liang)營(ying)養(yang)元(yuan)(yuan)素(su)和(he)（植物(wu)(wu)微(wei)量(liang)需(xu)要(yao)(yao)的(de)(de)(de)）微(wei)量(liang)營(ying)養(yang)元(yuan)(yuan)素(su)。三種主要(yao)(yao)的(de)(de)(de)大量(liang)營(ying)養(yang)元(yuan)(yuan)素(su)是氮、磷和(he)鉀。農作(zuo)物(wu)(wu)的(de)(de)(de)產量(liang)主要(yao)(yao)取決于土(tu)壤(rang)中(zhong)的(de)(de)(de)這(zhe)(zhe)三種元(yuan)(yuan)素(su)，但是，需(xu)要(yao)(yao)把它(ta)們轉換為植物(wu)(wu)可吸收的(de)(de)(de)形式。這(zhe)(zhe)就是化肥的(de)(de)(de)作(zuo)用。
1. 化肥的種類
幾個(ge)世紀以來(lai)農民種(zhong)地采(cai)用(yong)的(de)(de)是有(you)機肥，開采(cai)的(de)(de)無(wu)機肥料非常有(you)限。隨著英(ying)國農業革命和后(hou)來(lai)20世紀的(de)(de)綠色革命，人(ren)(ren)類(lei)越(yue)來(lai)越(yue)多地依(yi)賴人(ren)(ren)造無(wu)機肥料。目前，全球有(you)三(san)分之一(yi)的(de)(de)人(ren)(ren)口食用(yong)的(de)(de)糧食是采(cai)用(yong)人(ren)(ren)造氮生產的(de)(de)。
2. 化(hua)肥(fei)供應鏈
無機化肥的(de)生產是化學(xue)供應鏈(lian)中(zhong)的(de)一種化工過程。我們可簡單(dan)地看一下這三種大量元素(su)在(zai)工藝中(zhong)所起的(de)作用(yong)。
二、化肥(fei)
1. 磷
作為ATP的(de)組分之一，磷(lin)(lin)在(zai)植物的(de)光合作用中(zhong)(zhong)起著(zhu)至關重要的(de)作用。磷(lin)(lin)是(shi)用來生(sheng)產(chan)磷(lin)(lin)肥的(de)，是(shi)從含磷(lin)(lin)酸鹽礦物中(zhong)(zhong)開采出來的(de)。在(zai)氮肥生(sheng)產(chan)中(zhong)(zhong)也(ye)使(shi)用磷(lin)(lin)酸。摩(mo)洛(luo)哥、中(zhong)(zhong)國、南非、約(yue)旦(dan)和美國這(zhe)五(wu)個國家控制著(zhu)全(quan)球磷(lin)(lin)酸鹽儲量(liang)的(de)90%。現在(zai)人們擔(dan)心(xin)幾(ji)十年(nian)后(hou)磷(lin)(lin)的(de)供應會(hui)耗(hao)盡(jin)。
2. 鉀
鉀(jia)對(dui)植(zhi)物的水(shui)分調節和(he)耐干旱非常重要。化肥(fei)中(zhong)所用(yong)的鉀(jia)是(shi)碳(tan)酸(suan)鉀(jia)。碳(tan)酸(suan)鉀(jia)是(shi)從(cong)含碳(tan)酸(suan)鉀(jia)礦(kuang)物中(zhong)可提(ti)取的各(ge)種礦(kuang)物鹽的總稱。碳(tan)酸(suan)鉀(jia)最大的生產(chan)國家是(shi)加拿(na)大、俄(e)羅斯(si)和(he)白俄(e)羅斯(si)。鉀(jia)是(shi)地殼中(zhong)的第七(qi)大元素(su)，但是(shi)，不(bu)斷增長的需求導(dao)致其(qi)價格飛漲(zhang)。
3. 氮
氮對(dui)所有的(de)蛋(dan)白質(zhi)都是非常重(zhong)要的(de)。氮最常見于(yu)空氣中(zhong)，但是這(zhe)種形式的(de)氮，植物(wu)是無法吸收(shou)的(de)。為了便(bian)于(yu)植物(wu)吸收(shou)，必須對(dui)氮進行(xing)“固定”或(huo)被土壤吸收(shou)。由于(yu)這(zhe)種自然生(sheng)成的(de)氮供應(ying)不足，就出(chu)現了提供各種無機氮肥(fei)——如硫酸(suan)氨(an)，磷(lin)酸(suan)氨(an)和各種以尿(niao)素(su)為原料(liao)的(de)產(chan)品(pin)——的(de)產(chan)業，尿(niao)素(su)可自然生(sheng)成（如哺乳(ru)類動(dong)物(wu)的(de)尿(niao)液中(zhong)）或(huo)從氨(an)中(zhong)提取(qu)，就是在化(hua)學(xue)反應(ying)中(zhong)通過哈柏博施法進行(xing)生(sheng)產(chan)。尿(niao)素(su)和其前(qian)身氨(an)除(chu)用于(yu)化(hua)肥(fei)外，還用于(yu)其他化(hua)工(gong)產(chan)品(pin)中(zhong)。
4. 氨(an)
要(yao)生產(chan)無(wu)機(ji)化肥，就需要(yao)采用化工(gong)工(gong)藝(yi)。氨是(shi)尿素和(he)其他無(wu)機(ji)氮肥的前身，它(ta)是(shi)采用哈(ha)柏博施法(fa)生產(chan)的，通過(guo)(guo)催化劑與(yu)蒸汽(qi)進行反應（蒸汽(qi)重整）生成(cheng)(cheng)二氧(yang)化碳、蒸汽(qi)和(he)氫的混(hun)合物。最(zui)后采用鐵(tie)系催化劑，通過(guo)(guo)哈(ha)柏博施工(gong)藝(yi)來合成(cheng)(cheng)氨。
5. 尿素(su)
在(zai)所(suo)有氮(dan)肥的組成中，尿素(su)的氮(dan)含量最高。尿素(su)是氨(an)和二(er)氧化碳在(zai)壓力150～220巴，溫度范圍170～200℃的反(fan)(fan)應器中進行反(fan)(fan)應生成的。反(fan)(fan)應過(guo)程生成的化學物氨(an)基甲(jia)酸銨(an)的腐蝕性很大(da)。
6. 化肥產業
最常見(jian)的無機化肥(fei)是磷(lin)(lin)肥(fei)、鉀肥(fei)和(he)(he)氮(dan)肥(fei)。氮(dan)肥(fei)中的一(yi)類磷(lin)(lin)酸(suan)氨就是通過用硫酸(suan)將磷(lin)(lin)酸(suan)化氨與磷(lin)(lin)酸(suan)的作(zuo)用而生(sheng)(sheng)產(chan)出來(lai)的。尿素(su)生(sheng)(sheng)產(chan)的龍頭企(qi)業公(gong)(gong)司(si)是斯塔米卡邦（Stamicarbon）（現為(wei)MaireTecnimont公(gong)(gong)司(si)的子公(gong)(gong)司(si)），該公(gong)(gong)司(si)一(yi)直與Uhde公(gong)(gong)司(si)和(he)(he)Sandvik公(gong)(gong)司(si)合作(zuo)開發(fa)新的生(sheng)(sheng)產(chan)工藝。
化(hua)肥生產主要集中(zhong)在(zai)阿根(gen)廷、巴西、中(zhong)國、印度和(he)(he)其他(ta)亞太地區國家，中(zhong)東和(he)(he)俄羅斯。這(zhe)并(bing)不奇怪，這(zhe)些(xie)國家正在(zai)經歷著經濟快(kuai)速增(zeng)長(chang)，有些(xie)國家還(huan)經歷著食品價格飛漲(zhang)。投資規模(mo)可說明(ming)這(zhe)一點(dian)，印度農民化(hua)肥合作公(gong)司（IFFCO）計(ji)劃未來三年在(zai)印度投資12億～13億美元進行擴建。
三、不銹(xiu)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(suan)
硫酸生產一般采用300系列奧氏體不銹鋼，特別是304不銹鋼、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(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不銹鋼(gang)。Sulzer公司提供磷酸生產中所需的，由654 SMO 超級不銹(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不銹鋼） 媲美。
3. 氨
在氨(an)生(sheng)產工(gong)藝中(zhong)(zhong)，絕大部分(fen)工(gong)藝的(de)腐蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)為(wei)中(zhong)(zhong)等腐蝕(shi)(shi)，所以(yi)一(yi)般采用(yong)300和(he)400系列不銹(xiu)鋼(gang)(gang)。這些鋼(gang)(gang)種用(yong)于制造重整器，二氧化碳(tan)去除裝置(zhi)，氨(an)的(de)合(he)成，葉輪機械，冷(leng)卻(que)裝置(zhi)和(he)冷(leng)凝器。在氨(an)的(de)合(he)成過程中(zhong)(zhong)，生(sheng)成具有腐蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)的(de)氨(an)基甲酸銨，所以(yi)需要使(shi)用(yong)耐(nai)腐蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)更好(hao)的(de)鋼(gang)(gang)種，如ASTM 430，UNSS44625和(he)UNS S44626。為(wei)了(le)耐(nai)氯(lv)化物腐蝕(shi)(shi)，熱交換器采用(yong)雙相不銹(xiu)鋼(gang)(gang)。管道(dao)和(he)儲罐(guan)可(ke)采用(yong)Outokumpu公司生(sheng)產的(de)經濟型雙相不銹(xiu)鋼(gang)(gang)LDX 2101，這種雙相鋼(gang)(gang)的(de)力(li)學性(xing)(xing)(xing)能(neng)好(hao)，可(ke)降低(di)使(shi)用(yong)材料(liao)的(de)壁厚(hou)，節約材料(liao)和(he)制造費用(yong)，而且該鋼(gang)(gang)種的(de)耐(nai)腐蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)（耐(nai)點蝕(shi)(shi)和(he)應力(li)腐蝕(shi)(shi)斷裂(lie)）優于標(biao)準的(de)300系列不銹(xiu)鋼(gang)(gang)。
4. 尿素
近年來，制(zhi)造尿素生(sheng)產設備采用(yong)的(de)標準鋼(gang)種是(shi)改進型316L，即316L MOD或(huo)316L Urea，腐蝕性(xing)較嚴重的(de)區域采用(yong)的(de)是(shi)更高(gao)(gao)合金(jin)含(han)量的(de)不銹鋼(gang)，Urea25/22/2（25Cr，22Ni，2Mo），是(shi)低碳、低硅和高(gao)(gao)氮(dan)含(han)量的(de)改進型310L奧氏體不銹鋼(gang)。
在尿(niao)素(su)生(sheng)(sheng)產(chan)中(zhong)，腐蝕(shi)(shi)不僅受到氨(an)基甲酸酯水平的(de)影(ying)響，而且還(huan)受到氨(an)與二氧(yang)化(hua)碳比的(de)影(ying)響和(he)氧(yang)含量(liang)(liang)(liang)的(de)影(ying)響。缺少氧(yang)氣會(hui)使(shi)不銹鋼發生(sheng)(sheng)腐蝕(shi)(shi)，所(suo)以(yi)(yi)最(zui)好使(shi)用(yong)(yong)耐最(zui)低(di)氧(yang)含量(liang)(liang)(liang)的(de)鋼種(zhong)，如Urea25/22/2。Sandvik2RE69TM是(shi)Urea25/22/2的(de)改進型(xing)，可用(yong)(yong)于(yu)尿(niao)素(su)生(sheng)(sheng)產(chan)工藝中(zhong)條(tiao)件最(zui)苛刻的(de)區(qu)域。印度(du)農(nong)民化(hua)肥(fei)合作公司（IFFCO）位于(yu)Kalol的(de)尿(niao)素(su)廠的(de)氣提塔中(zhong)的(de)管道(dao)就是(shi)采用(yong)(yong)這種(zhong)材料制造(zao)的(de)，氣提塔內的(de)壓力和(he)溫度(du)是(shi)最(zui)高(gao)的(de)。管道(dao)已使(shi)用(yong)(yong)了25年以(yi)(yi)上(shang)。還(huan)有(you)一種(zhong)雙(shuang)(shuang)相(xiang)鋼種(zhong)可用(yong)(yong)于(yu)制造(zao)尿(niao)素(su)生(sheng)(sheng)產(chan)設(she)備，這就是(shi)住友(you)金屬工業和(he)東洋工程公司生(sheng)(sheng)產(chan)的(de)DP28WTM。這種(zhong)雙(shuang)(shuang)相(xiang)鋼的(de)鉻(ge)含量(liang)(liang)(liang)高(gao)，鎳含量(liang)(liang)(liang)較低(di)，所(suo)以(yi)(yi)具有(you)良好的(de)再鈍化(hua)性能(neng)，而且非常耐應(ying)力腐蝕(shi)(shi)斷裂和(he)氨(an)甲酸溶液(ye)和(he)氯化(hua)物溶液(ye)的(de)腐蝕(shi)(shi)。
Sandvik公司和(he)斯(si)塔米(mi)卡(ka)邦（Stamicarbon）公司合作開(kai)發(fa)了一(yi)種用(yong)于(yu)現代尿素(su)廠無氧環境的先進(jin)雙相鋼SafurexTM。通過采用(yong)雙相鋼SafurexTM，斯(si)塔米(mi)卡(ka)邦（Stamicarbon）公司對尿素(su)生產工藝進(jin)行簡(jian)化，去掉了風機、氫氣轉換器(qi)、高(gao)壓洗滌器(qi)和(he)高(gao)壓氨(an)噴射器(qi)。
在尿素(su)生產(chan)過程中，氨（NH3）氣提塔通常是(shi)采(cai)用(yong)(yong)(yong)鈦制造的。但是(shi)，為(wei)防止(zhi)鈦被沖蝕(shi)，需要為(wei)鈦加一層(ceng)覆層(ceng)。為(wei)了解決(jue)這一問題，Snamprogetti公司（Saipem公司的下屬(shu)公司）與ATI Wahchang公司合(he)作開(kai)發出了OmegabondTM先(xian)進管(guan)(guan)道(dao)(dao)，在這種管(guan)(guan)道(dao)(dao)中，利用(yong)(yong)(yong)固(gu)態接合(he)技術將鋯粘結到了鈦上。海(hai)灣(wan)石(shi)化公司（GPIC）首先(xian)在巴林的大型設備(bei)上采(cai)用(yong)(yong)(yong)了這種管(guan)(guan)道(dao)(dao)（該設備(bei)于2009年投(tou)產(chan)運行），后來又有兩家公司采(cai)用(yong)(yong)(yong)了這種管(guan)(guan)道(dao)(dao)。
四、結論
糧食是人類的(de)(de)基本(ben)需求，同時(shi)對人造化肥的(de)(de)依賴繼續增加(jia)，這是不銹鋼的(de)(de)現成市(shi)場。然而(er)，僅(jin)(jin)提供(gong)產品(pin)，等待用(yong)戶上(shang)門訂貨還遠遠不夠(gou)。只有鋼鐵生產廠家與用(yong)戶密(mi)切(qie)合作(zuo)才會達到(dao)雙贏。這些合作(zuo)為我(wo)們的(de)(de)未(wei)來(lai)提供(gong)了樣板，不僅(jin)(jin)是在化肥生產領域，而(er)且(qie)在整個加(jia)工制造領域。
