一、植物營養
植物(wu)的(de)(de)(de)(de)營養(yang)主要(yao)來自約19種(zhong)元(yuan)(yuan)素(su)（不包括空氣中的(de)(de)(de)(de)碳(tan)和(he)氧以及土壤中的(de)(de)(de)(de)水）。這些(xie)元(yuan)(yuan)素(su)大致分為(wei)兩(liang)類：（植物(wu)大量(liang)(liang)需要(yao)的(de)(de)(de)(de)）大量(liang)(liang)營養(yang)元(yuan)(yuan)素(su)和(he)（植物(wu)微量(liang)(liang)需要(yao)的(de)(de)(de)(de)）微量(liang)(liang)營養(yang)元(yuan)(yuan)素(su)。三種(zhong)主要(yao)的(de)(de)(de)(de)大量(liang)(liang)營養(yang)元(yuan)(yuan)素(su)是氮(dan)、磷和(he)鉀。農作(zuo)物(wu)的(de)(de)(de)(de)產量(liang)(liang)主要(yao)取決于土壤中的(de)(de)(de)(de)這三種(zhong)元(yuan)(yuan)素(su)，但(dan)是，需要(yao)把它們轉換(huan)為(wei)植物(wu)可吸(xi)收的(de)(de)(de)(de)形式。這就是化肥的(de)(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)。
1. 化肥的種(zhong)類
幾個世(shi)紀以來(lai)農(nong)(nong)民種地采用(yong)的是(shi)有(you)機肥，開(kai)采的無機肥料非常有(you)限。隨著英國農(nong)(nong)業革命和后來(lai)20世(shi)紀的綠(lv)色革命，人類越來(lai)越多地依賴人造無機肥料。目前，全球有(you)三分之一的人口食用(yong)的糧食是(shi)采用(yong)人造氮(dan)生產(chan)的。
2. 化肥供應鏈
無(wu)機化肥的(de)生產(chan)是化學供(gong)應鏈中的(de)一種(zhong)化工過程。我們可簡單地看一下(xia)這三種(zhong)大量元素在工藝中所起的(de)作用。
二(er)、化肥
1. 磷
作為ATP的(de)(de)(de)組分之一，磷(lin)在(zai)植物(wu)的(de)(de)(de)光合作用(yong)(yong)中起著(zhu)至關重要的(de)(de)(de)作用(yong)(yong)。磷(lin)是(shi)(shi)用(yong)(yong)來(lai)生(sheng)產磷(lin)肥的(de)(de)(de)，是(shi)(shi)從含磷(lin)酸鹽礦物(wu)中開采(cai)出(chu)來(lai)的(de)(de)(de)。在(zai)氮肥生(sheng)產中也使用(yong)(yong)磷(lin)酸。摩洛哥(ge)、中國、南(nan)非、約旦和美國這五個國家控(kong)制著(zhu)全(quan)球磷(lin)酸鹽儲量的(de)(de)(de)90%。現在(zai)人們擔心幾十年后磷(lin)的(de)(de)(de)供應會耗(hao)盡(jin)。
2. 鉀
鉀(jia)對植物(wu)的(de)水分調(diao)節和(he)耐干旱(han)非常重(zhong)要(yao)。化肥中所用(yong)的(de)鉀(jia)是碳(tan)(tan)酸(suan)(suan)鉀(jia)。碳(tan)(tan)酸(suan)(suan)鉀(jia)是從(cong)含(han)碳(tan)(tan)酸(suan)(suan)鉀(jia)礦(kuang)物(wu)中可提取的(de)各種礦(kuang)物(wu)鹽的(de)總稱。碳(tan)(tan)酸(suan)(suan)鉀(jia)最大(da)的(de)生產(chan)國家是加拿大(da)、俄(e)羅斯和(he)白俄(e)羅斯。鉀(jia)是地殼中的(de)第七(qi)大(da)元素，但是，不斷增長的(de)需求導致其價格飛漲(zhang)。
3. 氮(dan)
氮(dan)對(dui)所有(you)的(de)(de)蛋白質都(dou)是非常(chang)重要的(de)(de)。氮(dan)最常(chang)見于(yu)(yu)空氣中，但是這種形式的(de)(de)氮(dan)，植物(wu)是無法吸(xi)收的(de)(de)。為(wei)了便于(yu)(yu)植物(wu)吸(xi)收，必(bi)須對(dui)氮(dan)進行“固(gu)定”或(huo)(huo)被土壤(rang)吸(xi)收。由于(yu)(yu)這種自(zi)(zi)然(ran)生成的(de)(de)氮(dan)供(gong)應(ying)不(bu)足(zu)，就出現了提供(gong)各(ge)種無機氮(dan)肥(fei)——如硫酸(suan)氨(an)，磷酸(suan)氨(an)和各(ge)種以(yi)尿(niao)素(su)為(wei)原(yuan)料的(de)(de)產品——的(de)(de)產業，尿(niao)素(su)可自(zi)(zi)然(ran)生成（如哺乳類動(dong)物(wu)的(de)(de)尿(niao)液中）或(huo)(huo)從(cong)氨(an)中提取，就是在化(hua)學反應(ying)中通過哈柏博施法進行生產。尿(niao)素(su)和其前身氨(an)除(chu)用(yong)于(yu)(yu)化(hua)肥(fei)外(wai)，還用(yong)于(yu)(yu)其他(ta)化(hua)工產品中。
4. 氨
要生(sheng)(sheng)產無(wu)(wu)機(ji)(ji)化(hua)肥(fei)，就需要采用(yong)化(hua)工工藝。氨是尿(niao)素(su)和其他無(wu)(wu)機(ji)(ji)氮肥(fei)的前身，它是采用(yong)哈(ha)柏(bo)博施(shi)法生(sheng)(sheng)產的，通過催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)與蒸(zheng)汽進(jin)行反應（蒸(zheng)汽重整）生(sheng)(sheng)成(cheng)二氧(yang)化(hua)碳、蒸(zheng)汽和氫(qing)的混合(he)物。最后采用(yong)鐵系催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)，通過哈(ha)柏(bo)博施(shi)工藝來合(he)成(cheng)氨。
5. 尿素
在所有氮肥的(de)組成(cheng)中(zhong)，尿素的(de)氮含量最高(gao)。尿素是氨和二氧化(hua)碳(tan)在壓(ya)力150～220巴，溫度范圍170～200℃的(de)反應(ying)器中(zhong)進(jin)行反應(ying)生成(cheng)的(de)。反應(ying)過程生成(cheng)的(de)化(hua)學物氨基甲酸銨的(de)腐蝕性(xing)很大(da)。
6. 化(hua)肥(fei)產業
最常見的(de)(de)無(wu)機化(hua)肥(fei)(fei)是(shi)磷肥(fei)(fei)、鉀肥(fei)(fei)和氮(dan)肥(fei)(fei)。氮(dan)肥(fei)(fei)中(zhong)的(de)(de)一(yi)(yi)類磷酸(suan)(suan)氨就是(shi)通過(guo)用硫酸(suan)(suan)將磷酸(suan)(suan)化(hua)氨與磷酸(suan)(suan)的(de)(de)作(zuo)用而生(sheng)(sheng)產(chan)出來(lai)的(de)(de)。尿素生(sheng)(sheng)產(chan)的(de)(de)龍頭企業公(gong)司是(shi)斯(si)塔米卡(ka)邦(bang)（Stamicarbon）（現為(wei)MaireTecnimont公(gong)司的(de)(de)子公(gong)司），該公(gong)司一(yi)(yi)直與Uhde公(gong)司和Sandvik公(gong)司合(he)作(zuo)開發新的(de)(de)生(sheng)(sheng)產(chan)工(gong)藝。
化肥生產主要集中(zhong)(zhong)在(zai)阿(a)根(gen)廷、巴(ba)西、中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)、印(yin)度(du)(du)和(he)其他亞太地區國(guo)(guo)家，中(zhong)(zhong)東和(he)俄羅(luo)斯。這并(bing)不奇怪，這些國(guo)(guo)家正(zheng)在(zai)經歷著(zhu)經濟快速增(zeng)長，有些國(guo)(guo)家還(huan)經歷著(zhu)食品價格飛(fei)漲。投(tou)資規模可說(shuo)明這一(yi)點，印(yin)度(du)(du)農民(min)化肥合作公(gong)司（IFFCO）計劃未來(lai)三年在(zai)印(yin)度(du)(du)投(tou)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、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(ji)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不銹鋼） 媲美。
3. 氨
在(zai)氨(an)(an)生(sheng)產工藝(yi)中，絕大部(bu)分工藝(yi)的(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕性(xing)(xing)(xing)(xing)為中等(deng)腐(fu)(fu)(fu)蝕，所(suo)以一般采用(yong)300和(he)(he)400系(xi)列(lie)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)。這(zhe)些鋼(gang)(gang)(gang)種(zhong)(zhong)用(yong)于制造(zao)重整(zheng)器(qi)(qi)，二氧化(hua)碳去(qu)除(chu)裝置(zhi)，氨(an)(an)的(de)合(he)成(cheng)，葉輪機(ji)械，冷卻裝置(zhi)和(he)(he)冷凝器(qi)(qi)。在(zai)氨(an)(an)的(de)合(he)成(cheng)過程中，生(sheng)成(cheng)具有腐(fu)(fu)(fu)蝕性(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)氨(an)(an)基(ji)甲酸銨，所(suo)以需(xu)要使(shi)用(yong)耐(nai)腐(fu)(fu)(fu)蝕性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)更(geng)好的(de)鋼(gang)(gang)(gang)種(zhong)(zhong)，如ASTM 430，UNSS44625和(he)(he)UNS S44626。為了耐(nai)氯化(hua)物(wu)腐(fu)(fu)(fu)蝕，熱交換器(qi)(qi)采用(yong)雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)。管(guan)道和(he)(he)儲罐可(ke)(ke)采用(yong)Outokumpu公司(si)生(sheng)產的(de)經(jing)濟型雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)LDX 2101，這(zhe)種(zhong)(zhong)雙(shuang)相(xiang)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)力學性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)好，可(ke)(ke)降低使(shi)用(yong)材料的(de)壁厚，節約材料和(he)(he)制造(zao)費用(yong)，而且該(gai)鋼(gang)(gang)(gang)種(zhong)(zhong)的(de)耐(nai)腐(fu)(fu)(fu)蝕性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)（耐(nai)點蝕和(he)(he)應力腐(fu)(fu)(fu)蝕斷裂(lie)）優于標準的(de)300系(xi)列(lie)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)。
4. 尿(niao)素
近年來，制(zhi)造尿素生產設(she)備采用(yong)的(de)標準鋼種是(shi)改進型316L，即316L MOD或316L Urea，腐蝕性較嚴重的(de)區域采用(yong)的(de)是(shi)更高合金含(han)量的(de)不銹鋼，Urea25/22/2（25Cr，22Ni，2Mo），是(shi)低碳、低硅和高氮含(han)量的(de)改進型310L奧氏體不銹鋼。
在尿(niao)素生產(chan)(chan)中，腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)不僅(jin)受(shou)(shou)到氨(an)基甲(jia)酸酯水(shui)平(ping)的(de)(de)影響(xiang)，而(er)且(qie)還受(shou)(shou)到氨(an)與(yu)二氧(yang)(yang)化(hua)(hua)碳比的(de)(de)影響(xiang)和(he)氧(yang)(yang)含(han)量(liang)的(de)(de)影響(xiang)。缺少氧(yang)(yang)氣(qi)會使(shi)不銹鋼(gang)發生腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)，所(suo)以(yi)(yi)最好使(shi)用(yong)(yong)耐最低(di)(di)氧(yang)(yang)含(han)量(liang)的(de)(de)鋼(gang)種(zhong)，如Urea25/22/2。Sandvik2RE69TM是Urea25/22/2的(de)(de)改進型，可(ke)用(yong)(yong)于(yu)尿(niao)素生產(chan)(chan)工藝中條(tiao)件最苛(ke)刻的(de)(de)區域。印度農(nong)民化(hua)(hua)肥合作公司（IFFCO）位于(yu)Kalol的(de)(de)尿(niao)素廠的(de)(de)氣(qi)提塔中的(de)(de)管(guan)(guan)道就是采用(yong)(yong)這種(zhong)材料制造的(de)(de)，氣(qi)提塔內的(de)(de)壓(ya)力和(he)溫度是最高的(de)(de)。管(guan)(guan)道已使(shi)用(yong)(yong)了25年以(yi)(yi)上。還有一(yi)種(zhong)雙相(xiang)鋼(gang)種(zhong)可(ke)用(yong)(yong)于(yu)制造尿(niao)素生產(chan)(chan)設備，這就是住(zhu)友金屬工業和(he)東洋工程公司生產(chan)(chan)的(de)(de)DP28WTM。這種(zhong)雙相(xiang)鋼(gang)的(de)(de)鉻含(han)量(liang)高，鎳含(han)量(liang)較低(di)(di)，所(suo)以(yi)(yi)具有良(liang)好的(de)(de)再鈍(dun)化(hua)(hua)性(xing)能(neng)，而(er)且(qie)非常耐應力腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)斷裂和(he)氨(an)甲(jia)酸溶液和(he)氯(lv)化(hua)(hua)物溶液的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。
Sandvik公(gong)司和斯塔米(mi)(mi)卡(ka)(ka)邦（Stamicarbon）公(gong)司合作開(kai)發(fa)了一種用于現代尿素廠無氧環(huan)境的先進雙相(xiang)鋼SafurexTM。通(tong)過采(cai)用雙相(xiang)鋼SafurexTM，斯塔米(mi)(mi)卡(ka)(ka)邦（Stamicarbon）公(gong)司對尿素生產工藝進行簡化，去掉(diao)了風機、氫氣轉(zhuan)換器、高(gao)壓(ya)洗(xi)滌器和高(gao)壓(ya)氨噴射(she)器。
在(zai)尿(niao)素生(sheng)產過(guo)程中，氨（NH3）氣提塔通(tong)常(chang)是采(cai)用(yong)鈦制造的。但(dan)是，為防止鈦被(bei)沖(chong)蝕，需要為鈦加(jia)一層(ceng)覆(fu)層(ceng)。為了解決這(zhe)(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(zuo)開發出了OmegabondTM先進管(guan)(guan)(guan)道(dao)，在(zai)這(zhe)(zhe)種(zhong)管(guan)(guan)(guan)道(dao)中，利用(yong)固態接合技術將鋯粘結(jie)到了鈦上(shang)。海灣石化(hua)公(gong)司(si)（GPIC）首(shou)先在(zai)巴(ba)林的大(da)型設(she)備上(shang)采(cai)用(yong)了這(zhe)(zhe)種(zhong)管(guan)(guan)(guan)道(dao)（該設(she)備于2009年投產運行(xing)），后來又有兩家公(gong)司(si)采(cai)用(yong)了這(zhe)(zhe)種(zhong)管(guan)(guan)(guan)道(dao)。
四、結論(lun)
糧食(shi)是(shi)人類的基本(ben)需求(qiu)，同時對人造化(hua)肥的依賴繼續增加，這(zhe)(zhe)是(shi)不銹(xiu)鋼的現成市場。然而，僅提(ti)供(gong)產(chan)(chan)品(pin)，等待用戶上(shang)門訂(ding)貨還遠(yuan)遠(yuan)不夠。只有鋼鐵生(sheng)產(chan)(chan)廠家(jia)與用戶密切合作才(cai)會達(da)到雙(shuang)贏。這(zhe)(zhe)些合作為(wei)我們的未(wei)來提(ti)供(gong)了樣(yang)板，不僅是(shi)在化(hua)肥生(sheng)產(chan)(chan)領域(yu)，而且在整個(ge)加工制造領域(yu)。
