一、植(zhi)物營養
植物(wu)(wu)的(de)(de)營(ying)養(yang)主要(yao)(yao)(yao)來(lai)自約19種元(yuan)素(su)（不包括空氣中的(de)(de)碳和(he)氧以及土(tu)(tu)壤中的(de)(de)水）。這(zhe)些元(yuan)素(su)大(da)(da)致分為兩(liang)類：（植物(wu)(wu)大(da)(da)量(liang)需要(yao)(yao)(yao)的(de)(de)）大(da)(da)量(liang)營(ying)養(yang)元(yuan)素(su)和(he)（植物(wu)(wu)微(wei)量(liang)需要(yao)(yao)(yao)的(de)(de)）微(wei)量(liang)營(ying)養(yang)元(yuan)素(su)。三種主要(yao)(yao)(yao)的(de)(de)大(da)(da)量(liang)營(ying)養(yang)元(yuan)素(su)是(shi)氮、磷和(he)鉀。農作物(wu)(wu)的(de)(de)產量(liang)主要(yao)(yao)(yao)取決(jue)于土(tu)(tu)壤中的(de)(de)這(zhe)三種元(yuan)素(su)，但(dan)是(shi)，需要(yao)(yao)(yao)把它們轉(zhuan)換為植物(wu)(wu)可吸(xi)收的(de)(de)形(xing)式。這(zhe)就(jiu)是(shi)化(hua)肥的(de)(de)作用(yong)。
1. 化肥(fei)的種(zhong)類
幾個世(shi)(shi)紀以(yi)來農民種地(di)采用的(de)(de)是有(you)機(ji)肥，開(kai)采的(de)(de)無機(ji)肥料非常有(you)限。隨著英國農業革(ge)命和后來20世(shi)(shi)紀的(de)(de)綠色革(ge)命，人(ren)類越來越多地(di)依(yi)賴人(ren)造無機(ji)肥料。目(mu)前(qian)，全球有(you)三(san)分之一的(de)(de)人(ren)口食(shi)用的(de)(de)糧(liang)食(shi)是采用人(ren)造氮生產的(de)(de)。
2. 化肥(fei)供應鏈(lian)
無機化(hua)肥的生產是化(hua)學供應鏈中的一種(zhong)化(hua)工過程。我(wo)們可簡單地(di)看一下這三種(zhong)大量元素在(zai)工藝中所起的作用(yong)。
二、化肥(fei)
1. 磷
作(zuo)(zuo)為(wei)ATP的(de)組分(fen)之一，磷(lin)(lin)(lin)在(zai)(zai)植(zhi)物的(de)光合作(zuo)(zuo)用中(zhong)起著(zhu)至關重要的(de)作(zuo)(zuo)用。磷(lin)(lin)(lin)是(shi)用來生(sheng)產磷(lin)(lin)(lin)肥的(de)，是(shi)從含磷(lin)(lin)(lin)酸(suan)鹽(yan)(yan)礦物中(zhong)開采出(chu)來的(de)。在(zai)(zai)氮(dan)肥生(sheng)產中(zhong)也使用磷(lin)(lin)(lin)酸(suan)。摩洛哥(ge)、中(zhong)國(guo)、南非、約旦和美(mei)國(guo)這(zhe)五個國(guo)家控制著(zhu)全(quan)球磷(lin)(lin)(lin)酸(suan)鹽(yan)(yan)儲量的(de)90%。現(xian)在(zai)(zai)人(ren)們擔心幾(ji)十年后磷(lin)(lin)(lin)的(de)供應會耗盡。
2. 鉀
鉀(jia)(jia)對植物的(de)水分調節和(he)耐干旱非常重要。化肥中(zhong)所用的(de)鉀(jia)(jia)是(shi)碳(tan)酸(suan)鉀(jia)(jia)。碳(tan)酸(suan)鉀(jia)(jia)是(shi)從含碳(tan)酸(suan)鉀(jia)(jia)礦物中(zhong)可提取的(de)各種礦物鹽的(de)總稱。碳(tan)酸(suan)鉀(jia)(jia)最大(da)的(de)生產(chan)國家是(shi)加(jia)拿大(da)、俄羅斯(si)和(he)白俄羅斯(si)。鉀(jia)(jia)是(shi)地殼中(zhong)的(de)第七大(da)元素，但(dan)是(shi)，不斷增長的(de)需求導致其價格飛漲。
3. 氮
氮(dan)(dan)對(dui)所(suo)有(you)的(de)(de)蛋(dan)白質都是非常重要的(de)(de)。氮(dan)(dan)最(zui)常見于(yu)空(kong)氣中(zhong)，但是這(zhe)種(zhong)形(xing)式的(de)(de)氮(dan)(dan)，植物(wu)(wu)是無法(fa)吸收(shou)的(de)(de)。為了(le)便于(yu)植物(wu)(wu)吸收(shou)，必須對(dui)氮(dan)(dan)進行“固定”或被土壤(rang)吸收(shou)。由于(yu)這(zhe)種(zhong)自然(ran)生成的(de)(de)氮(dan)(dan)供應不足(zu)，就出現了(le)提供各種(zhong)無機氮(dan)(dan)肥(fei)——如硫酸(suan)氨，磷酸(suan)氨和(he)各種(zhong)以尿素為原料的(de)(de)產品(pin)——的(de)(de)產業，尿素可自然(ran)生成（如哺乳類動物(wu)(wu)的(de)(de)尿液中(zhong)）或從氨中(zhong)提取，就是在化(hua)學反應中(zhong)通過(guo)哈(ha)柏(bo)博施(shi)法(fa)進行生產。尿素和(he)其(qi)前身氨除用于(yu)化(hua)肥(fei)外，還(huan)用于(yu)其(qi)他(ta)化(hua)工產品(pin)中(zhong)。
4. 氨
要(yao)生產(chan)無(wu)機化(hua)(hua)肥，就需要(yao)采(cai)用(yong)化(hua)(hua)工工藝。氨(an)(an)是(shi)尿(niao)素(su)和其他無(wu)機氮肥的前身(shen)，它是(shi)采(cai)用(yong)哈柏博施(shi)法生產(chan)的，通過催化(hua)(hua)劑(ji)(ji)與蒸(zheng)汽(qi)進行反應（蒸(zheng)汽(qi)重整）生成二氧化(hua)(hua)碳、蒸(zheng)汽(qi)和氫的混(hun)合物(wu)。最后采(cai)用(yong)鐵系催化(hua)(hua)劑(ji)(ji)，通過哈柏博施(shi)工藝來合成氨(an)(an)。
5. 尿素
在(zai)所有(you)氮肥的組成(cheng)(cheng)中(zhong)，尿素的氮含量最高(gao)。尿素是氨和(he)二氧化碳(tan)在(zai)壓力150～220巴，溫度范圍170～200℃的反(fan)應器中(zhong)進行反(fan)應生成(cheng)(cheng)的。反(fan)應過(guo)程生成(cheng)(cheng)的化學(xue)物(wu)氨基甲酸銨的腐蝕性很大(da)。
6. 化(hua)肥(fei)產業
最(zui)常見(jian)的(de)(de)(de)無機化肥(fei)是(shi)磷肥(fei)、鉀肥(fei)和氮肥(fei)。氮肥(fei)中的(de)(de)(de)一類磷酸(suan)氨就(jiu)是(shi)通過用硫酸(suan)將磷酸(suan)化氨與磷酸(suan)的(de)(de)(de)作用而生產出來(lai)的(de)(de)(de)。尿(niao)素(su)生產的(de)(de)(de)龍頭企業公(gong)(gong)司是(shi)斯塔米卡邦（Stamicarbon）（現為MaireTecnimont公(gong)(gong)司的(de)(de)(de)子公(gong)(gong)司），該公(gong)(gong)司一直與Uhde公(gong)(gong)司和Sandvik公(gong)(gong)司合作開(kai)發新(xin)的(de)(de)(de)生產工藝。
化肥(fei)生產主(zhu)要集中在(zai)阿根廷(ting)、巴西、中國、印(yin)度(du)和(he)其他亞太地(di)區(qu)國家，中東和(he)俄羅斯。這并不奇(qi)怪(guai)，這些(xie)國家正在(zai)經歷(li)著(zhu)經濟(ji)快速增長，有些(xie)國家還經歷(li)著(zhu)食(shi)品價格飛漲。投資規模可說明這一點(dian)，印(yin)度(du)農民化肥(fei)合(he)作(zuo)公司(si)（IFFCO）計劃未來(lai)三年在(zai)印(yin)度(du)投資12億～13億美元進(jin)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
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不銹鋼。Sulzer公司提供磷酸生產中所需的，由654 SMO 超(chao)級(ji)不(bu)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
在氨生(sheng)產工(gong)藝(yi)中，絕(jue)大(da)部分工(gong)藝(yi)的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)為中等腐(fu)(fu)蝕(shi)，所以一般(ban)采用(yong)(yong)300和400系列不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)。這(zhe)些鋼(gang)(gang)(gang)種用(yong)(yong)于制(zhi)造重整器(qi)，二氧化(hua)碳去(qu)除(chu)裝置(zhi)，氨的(de)(de)(de)合成(cheng)，葉輪(lun)機械，冷(leng)(leng)卻裝置(zhi)和冷(leng)(leng)凝(ning)器(qi)。在氨的(de)(de)(de)合成(cheng)過程中，生(sheng)成(cheng)具有(you)腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)的(de)(de)(de)氨基甲(jia)酸銨，所以需要使(shi)用(yong)(yong)耐(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)能(neng)更好的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)種，如ASTM 430，UNSS44625和UNS S44626。為了耐(nai)氯化(hua)物腐(fu)(fu)蝕(shi)，熱(re)交換器(qi)采用(yong)(yong)雙相不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)。管道和儲罐可采用(yong)(yong)Outokumpu公司生(sheng)產的(de)(de)(de)經濟(ji)型雙相不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)LDX 2101，這(zhe)種雙相鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)力學性(xing)能(neng)好，可降低使(shi)用(yong)(yong)材料(liao)的(de)(de)(de)壁(bi)厚，節約材料(liao)和制(zhi)造費用(yong)(yong)，而(er)且該鋼(gang)(gang)(gang)種的(de)(de)(de)耐(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)能(neng)（耐(nai)點蝕(shi)和應力腐(fu)(fu)蝕(shi)斷裂）優(you)于標準的(de)(de)(de)300系列不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)。
4. 尿素(su)
近年來，制(zhi)造尿素生產設備采(cai)用(yong)的(de)標準鋼種是(shi)改進型316L，即316L MOD或316L Urea，腐蝕性(xing)較嚴重的(de)區域采(cai)用(yong)的(de)是(shi)更高合金(jin)含(han)量的(de)不(bu)銹鋼，Urea25/22/2（25Cr，22Ni，2Mo），是(shi)低(di)碳、低(di)硅和高氮含(han)量的(de)改進型310L奧氏體不(bu)銹鋼。
在尿(niao)素(su)生(sheng)(sheng)產(chan)中(zhong)，腐(fu)(fu)蝕(shi)不僅受(shou)到氨基甲酸(suan)酯水平(ping)的(de)(de)(de)(de)影(ying)響，而且還受(shou)到氨與(yu)二氧化(hua)碳比的(de)(de)(de)(de)影(ying)響和(he)氧含(han)量(liang)的(de)(de)(de)(de)影(ying)響。缺少氧氣(qi)(qi)會使(shi)不銹鋼(gang)發生(sheng)(sheng)腐(fu)(fu)蝕(shi)，所以(yi)最(zui)好(hao)使(shi)用(yong)(yong)耐(nai)最(zui)低(di)氧含(han)量(liang)的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)種，如Urea25/22/2。Sandvik2RE69TM是Urea25/22/2的(de)(de)(de)(de)改進型(xing)，可用(yong)(yong)于(yu)尿(niao)素(su)生(sheng)(sheng)產(chan)工藝中(zhong)條件最(zui)苛(ke)刻的(de)(de)(de)(de)區域。印(yin)度農民化(hua)肥合作公司（IFFCO）位于(yu)Kalol的(de)(de)(de)(de)尿(niao)素(su)廠的(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)提(ti)塔(ta)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)管道就是采用(yong)(yong)這種材料(liao)制(zhi)造(zao)的(de)(de)(de)(de)，氣(qi)(qi)提(ti)塔(ta)內的(de)(de)(de)(de)壓力(li)(li)和(he)溫度是最(zui)高(gao)的(de)(de)(de)(de)。管道已使(shi)用(yong)(yong)了25年(nian)以(yi)上。還有一種雙(shuang)相(xiang)鋼(gang)種可用(yong)(yong)于(yu)制(zhi)造(zao)尿(niao)素(su)生(sheng)(sheng)產(chan)設備(bei)，這就是住友金(jin)屬工業和(he)東(dong)洋工程公司生(sheng)(sheng)產(chan)的(de)(de)(de)(de)DP28WTM。這種雙(shuang)相(xiang)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)鉻含(han)量(liang)高(gao)，鎳含(han)量(liang)較(jiao)低(di)，所以(yi)具(ju)有良好(hao)的(de)(de)(de)(de)再(zai)鈍化(hua)性能，而且非常(chang)耐(nai)應力(li)(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)斷裂和(he)氨甲酸(suan)溶液和(he)氯化(hua)物溶液的(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)。
Sandvik公(gong)司(si)(si)和(he)斯(si)塔米(mi)卡邦（Stamicarbon）公(gong)司(si)(si)合作(zuo)開發了(le)(le)一種用于現(xian)代尿(niao)素廠無氧(yang)環境的先(xian)進(jin)雙相(xiang)鋼SafurexTM。通過(guo)采用雙相(xiang)鋼SafurexTM，斯(si)塔米(mi)卡邦（Stamicarbon）公(gong)司(si)(si)對尿(niao)素生(sheng)產工藝進(jin)行簡化(hua)，去掉了(le)(le)風機、氫氣轉(zhuan)換器、高壓洗(xi)滌器和(he)高壓氨噴射器。
在(zai)尿素生(sheng)產過程(cheng)中(zhong)，氨（NH3）氣提(ti)塔通(tong)常是采用(yong)鈦(tai)制造的(de)。但是，為(wei)(wei)防止鈦(tai)被沖蝕，需要為(wei)(wei)鈦(tai)加一(yi)(yi)層覆層。為(wei)(wei)了(le)解決(jue)這(zhe)(zhe)一(yi)(yi)問題(ti)，Snamprogetti公司(si)(si)(si)（Saipem公司(si)(si)(si)的(de)下屬公司(si)(si)(si)）與ATI Wahchang公司(si)(si)(si)合作開發出了(le)OmegabondTM先(xian)進管(guan)道(dao)，在(zai)這(zhe)(zhe)種管(guan)道(dao)中(zhong)，利用(yong)固態接(jie)合技術將鋯粘結到(dao)了(le)鈦(tai)上。海(hai)灣石(shi)化公司(si)(si)(si)（GPIC）首先(xian)在(zai)巴(ba)林的(de)大型設備上采用(yong)了(le)這(zhe)(zhe)種管(guan)道(dao)（該設備于2009年投產運行），后來又有兩(liang)家(jia)公司(si)(si)(si)采用(yong)了(le)這(zhe)(zhe)種管(guan)道(dao)。
四(si)、結論
糧食是人類的(de)(de)基本(ben)需求，同(tong)時對人造化肥的(de)(de)依賴繼續(xu)增加，這是不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)現成市場。然而，僅(jin)提(ti)(ti)供(gong)產(chan)品(pin)，等(deng)待用(yong)戶上門訂貨(huo)還遠遠不(bu)夠。只有鋼(gang)鐵生(sheng)產(chan)廠(chang)家與用(yong)戶密切(qie)合作才會(hui)達到雙(shuang)贏。這些合作為我們的(de)(de)未來(lai)提(ti)(ti)供(gong)了樣板，不(bu)僅(jin)是在化肥生(sheng)產(chan)領域，而且在整個(ge)加工制造領域。
