一、植物營養
植(zhi)(zhi)物(wu)的營養主要(yao)(yao)來(lai)自約19種元(yuan)素(su)（不包括空氣中(zhong)的碳和氧以(yi)及土壤(rang)中(zhong)的水）。這些元(yuan)素(su)大(da)致(zhi)分為兩類：（植(zhi)(zhi)物(wu)大(da)量(liang)需要(yao)(yao)的）大(da)量(liang)營養元(yuan)素(su)和（植(zhi)(zhi)物(wu)微(wei)量(liang)需要(yao)(yao)的）微(wei)量(liang)營養元(yuan)素(su)。三種主要(yao)(yao)的大(da)量(liang)營養元(yuan)素(su)是(shi)氮(dan)、磷和鉀。農作物(wu)的產量(liang)主要(yao)(yao)取(qu)決于(yu)土壤(rang)中(zhong)的這三種元(yuan)素(su)，但是(shi)，需要(yao)(yao)把它(ta)們轉換為植(zhi)(zhi)物(wu)可(ke)吸收(shou)的形(xing)式。這就是(shi)化肥的作用。
1. 化肥(fei)的(de)種類
幾個世(shi)紀(ji)以來農(nong)民種地采(cai)(cai)用的(de)(de)是(shi)有機(ji)肥(fei)，開采(cai)(cai)的(de)(de)無機(ji)肥(fei)料(liao)非(fei)常有限。隨著英國農(nong)業革命和后(hou)來20世(shi)紀(ji)的(de)(de)綠色革命，人(ren)類越來越多地依賴人(ren)造無機(ji)肥(fei)料(liao)。目前(qian)，全球有三分之一的(de)(de)人(ren)口食用的(de)(de)糧食是(shi)采(cai)(cai)用人(ren)造氮生產的(de)(de)。
2. 化(hua)肥供應鏈
無機化(hua)肥的(de)生產是(shi)化(hua)學供應(ying)鏈中的(de)一(yi)種化(hua)工(gong)(gong)過(guo)程(cheng)。我(wo)們可簡單地看一(yi)下這三(san)種大(da)量元素(su)在工(gong)(gong)藝(yi)中所(suo)起的(de)作用(yong)。
二、化肥
1. 磷
作(zuo)為ATP的(de)(de)組分之一，磷在植物(wu)的(de)(de)光(guang)合作(zuo)用(yong)中(zhong)起著(zhu)至(zhi)關重要的(de)(de)作(zuo)用(yong)。磷是用(yong)來生(sheng)產(chan)磷肥(fei)的(de)(de)，是從含磷酸(suan)鹽礦物(wu)中(zhong)開采出(chu)來的(de)(de)。在氮肥(fei)生(sheng)產(chan)中(zhong)也(ye)使用(yong)磷酸(suan)。摩洛哥、中(zhong)國、南非(fei)、約旦和美國這五個國家控制著(zhu)全球磷酸(suan)鹽儲量的(de)(de)90%。現在人們擔心幾十年后(hou)磷的(de)(de)供應會耗盡。
2. 鉀(jia)
鉀(jia)(jia)(jia)(jia)對植物(wu)的(de)水分調節和耐干旱非常重要(yao)。化(hua)肥(fei)中(zhong)所(suo)用的(de)鉀(jia)(jia)(jia)(jia)是(shi)(shi)碳(tan)酸鉀(jia)(jia)(jia)(jia)。碳(tan)酸鉀(jia)(jia)(jia)(jia)是(shi)(shi)從含碳(tan)酸鉀(jia)(jia)(jia)(jia)礦(kuang)物(wu)中(zhong)可提取(qu)的(de)各種礦(kuang)物(wu)鹽的(de)總(zong)稱。碳(tan)酸鉀(jia)(jia)(jia)(jia)最(zui)大(da)的(de)生產國(guo)家是(shi)(shi)加拿大(da)、俄(e)(e)羅(luo)斯和白俄(e)(e)羅(luo)斯。鉀(jia)(jia)(jia)(jia)是(shi)(shi)地殼中(zhong)的(de)第(di)七大(da)元素，但是(shi)(shi)，不斷增(zeng)長(chang)的(de)需求導致其價格飛漲。
3. 氮(dan)
氮(dan)(dan)對(dui)所(suo)有(you)的(de)蛋白質都是非常(chang)重要的(de)。氮(dan)(dan)最(zui)常(chang)見于(yu)(yu)空氣中(zhong)，但是這種形式的(de)氮(dan)(dan)，植物是無法吸收(shou)的(de)。為了(le)便于(yu)(yu)植物吸收(shou)，必須對(dui)氮(dan)(dan)進行“固定”或被(bei)土(tu)壤吸收(shou)。由于(yu)(yu)這種自然生成的(de)氮(dan)(dan)供應(ying)不足(zu)，就(jiu)出現了(le)提(ti)供各種無機氮(dan)(dan)肥——如(ru)硫酸(suan)氨(an)，磷酸(suan)氨(an)和各種以尿(niao)素(su)為原料的(de)產(chan)品——的(de)產(chan)業，尿(niao)素(su)可自然生成（如(ru)哺(bu)乳類動物的(de)尿(niao)液中(zhong)）或從(cong)氨(an)中(zhong)提(ti)取，就(jiu)是在化(hua)學(xue)反(fan)應(ying)中(zhong)通過哈柏博施法進行生產(chan)。尿(niao)素(su)和其前(qian)身(shen)氨(an)除用于(yu)(yu)化(hua)肥外，還用于(yu)(yu)其他(ta)化(hua)工產(chan)品中(zhong)。
4. 氨
要生產無機化肥，就需要采用化工工藝(yi)。氨是尿素和(he)其他(ta)無機氮(dan)肥的(de)前身，它(ta)是采用哈(ha)(ha)柏博施(shi)法生產的(de)，通(tong)過催(cui)化劑(ji)(ji)與蒸汽進行反(fan)應（蒸汽重整）生成二(er)氧化碳、蒸汽和(he)氫的(de)混(hun)合物。最后(hou)采用鐵系催(cui)化劑(ji)(ji)，通(tong)過哈(ha)(ha)柏博施(shi)工藝(yi)來合成氨。
5. 尿素
在所有氮肥的(de)組成中，尿素(su)的(de)氮含量最(zui)高。尿素(su)是氨(an)和二氧化(hua)碳(tan)在壓力150～220巴，溫度(du)范圍170～200℃的(de)反(fan)應器中進行反(fan)應生成的(de)。反(fan)應過程生成的(de)化(hua)學物氨(an)基(ji)甲酸銨的(de)腐(fu)蝕(shi)性很大。
6. 化肥(fei)產(chan)業
最常見的(de)(de)(de)無(wu)機(ji)化(hua)肥是磷肥、鉀肥和氮肥。氮肥中的(de)(de)(de)一(yi)類磷酸(suan)(suan)氨就是通過用硫酸(suan)(suan)將磷酸(suan)(suan)化(hua)氨與磷酸(suan)(suan)的(de)(de)(de)作(zuo)(zuo)用而生產(chan)(chan)出(chu)來的(de)(de)(de)。尿(niao)素生產(chan)(chan)的(de)(de)(de)龍頭企(qi)業(ye)公司(si)(si)是斯塔米卡(ka)邦（Stamicarbon）（現(xian)為MaireTecnimont公司(si)(si)的(de)(de)(de)子公司(si)(si)），該(gai)公司(si)(si)一(yi)直與Uhde公司(si)(si)和Sandvik公司(si)(si)合作(zuo)(zuo)開發新(xin)的(de)(de)(de)生產(chan)(chan)工藝。
化(hua)肥生(sheng)產主要(yao)集中(zhong)在阿根廷(ting)、巴西(xi)、中(zhong)國(guo)(guo)(guo)、印度(du)和其他亞太地區國(guo)(guo)(guo)家，中(zhong)東和俄羅斯(si)。這(zhe)并(bing)不奇怪，這(zhe)些國(guo)(guo)(guo)家正在經(jing)歷著經(jing)濟快(kuai)速(su)增長，有(you)些國(guo)(guo)(guo)家還(huan)經(jing)歷著食品價格飛漲(zhang)。投資規模可(ke)說明(ming)這(zhe)一點(dian)，印度(du)農民化(hua)肥合作(zuo)公(gong)司（IFFCO）計(ji)劃未來三(san)年在印度(du)投資12億～13億美元進行擴建(jian)。
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(shi)體不銹(xiu)鋼(gang)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(xiu)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(xiu)鋼。Sulzer公司提供磷酸生產中所需的，由654 SMO 超級不(bu)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(bu)銹鋼(gang)） 媲美。
3. 氨
在(zai)氨生(sheng)產(chan)工藝中，絕大部分工藝的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)為(wei)中等腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)，所(suo)以(yi)一(yi)般采用(yong)300和(he)400系(xi)列不銹鋼(gang)。這些鋼(gang)種(zhong)(zhong)(zhong)用(yong)于制造(zao)重整器，二氧化(hua)(hua)碳去除裝置(zhi)，氨的(de)(de)合成(cheng)，葉(xie)輪機(ji)械，冷卻(que)裝置(zhi)和(he)冷凝器。在(zai)氨的(de)(de)合成(cheng)過程中，生(sheng)成(cheng)具有(you)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)的(de)(de)氨基甲(jia)酸銨，所(suo)以(yi)需要使(shi)用(yong)耐(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)能(neng)更好的(de)(de)鋼(gang)種(zhong)(zhong)(zhong)，如ASTM 430，UNSS44625和(he)UNS S44626。為(wei)了耐(nai)氯化(hua)(hua)物腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)，熱交換器采用(yong)雙相(xiang)不銹鋼(gang)。管道(dao)和(he)儲罐(guan)可(ke)采用(yong)Outokumpu公司(si)生(sheng)產(chan)的(de)(de)經濟(ji)型雙相(xiang)不銹鋼(gang)LDX 2101，這種(zhong)(zhong)(zhong)雙相(xiang)鋼(gang)的(de)(de)力學性(xing)能(neng)好，可(ke)降(jiang)低使(shi)用(yong)材(cai)料的(de)(de)壁(bi)厚，節約材(cai)料和(he)制造(zao)費用(yong)，而且該鋼(gang)種(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)耐(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)能(neng)（耐(nai)點蝕(shi)(shi)和(he)應力腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)斷裂）優于標準的(de)(de)300系(xi)列不銹鋼(gang)。
4. 尿素
近年來，制造(zao)尿素生產設備采用(yong)的(de)標準鋼種是改(gai)進型316L，即316L MOD或(huo)316L Urea，腐蝕性較(jiao)嚴(yan)重(zhong)的(de)區域采用(yong)的(de)是更高合金含量的(de)不銹鋼，Urea25/22/2（25Cr，22Ni，2Mo），是低碳(tan)、低硅(gui)和高氮(dan)含量的(de)改(gai)進型310L奧氏體不銹鋼。
在(zai)尿素(su)生產(chan)(chan)中(zhong)，腐蝕不(bu)僅(jin)受(shou)(shou)到氨(an)基甲酸酯水平的(de)(de)影(ying)響(xiang)，而(er)且(qie)還受(shou)(shou)到氨(an)與二氧(yang)化(hua)(hua)碳比的(de)(de)影(ying)響(xiang)和氧(yang)含(han)(han)量(liang)的(de)(de)影(ying)響(xiang)。缺少氧(yang)氣會(hui)使(shi)(shi)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)發生腐蝕，所以(yi)最(zui)(zui)好使(shi)(shi)用耐最(zui)(zui)低氧(yang)含(han)(han)量(liang)的(de)(de)鋼(gang)種(zhong)，如Urea25/22/2。Sandvik2RE69TM是(shi)(shi)Urea25/22/2的(de)(de)改進型(xing)，可用于尿素(su)生產(chan)(chan)工(gong)藝中(zhong)條(tiao)件最(zui)(zui)苛刻的(de)(de)區域。印度(du)農民化(hua)(hua)肥合作公司(si)（IFFCO）位于Kalol的(de)(de)尿素(su)廠的(de)(de)氣提塔(ta)中(zhong)的(de)(de)管道(dao)就(jiu)是(shi)(shi)采用這(zhe)種(zhong)材料制造(zao)的(de)(de)，氣提塔(ta)內的(de)(de)壓力和溫(wen)度(du)是(shi)(shi)最(zui)(zui)高的(de)(de)。管道(dao)已使(shi)(shi)用了25年以(yi)上。還有一種(zhong)雙相(xiang)鋼(gang)種(zhong)可用于制造(zao)尿素(su)生產(chan)(chan)設備，這(zhe)就(jiu)是(shi)(shi)住友金屬(shu)工(gong)業和東洋工(gong)程公司(si)生產(chan)(chan)的(de)(de)DP28WTM。這(zhe)種(zhong)雙相(xiang)鋼(gang)的(de)(de)鉻含(han)(han)量(liang)高，鎳(nie)含(han)(han)量(liang)較低，所以(yi)具有良好的(de)(de)再鈍(dun)化(hua)(hua)性能，而(er)且(qie)非常耐應(ying)力腐蝕斷裂和氨(an)甲酸溶液和氯化(hua)(hua)物溶液的(de)(de)腐蝕。
Sandvik公(gong)(gong)司和斯塔米卡邦(bang)（Stamicarbon）公(gong)(gong)司合作開(kai)發(fa)了(le)一種用于現代尿(niao)素(su)廠(chang)無(wu)氧環(huan)境的先(xian)進(jin)(jin)雙相鋼(gang)SafurexTM。通(tong)過采用雙相鋼(gang)SafurexTM，斯塔米卡邦(bang)（Stamicarbon）公(gong)(gong)司對尿(niao)素(su)生產工藝(yi)進(jin)(jin)行簡化，去掉了(le)風機、氫氣轉換(huan)器、高壓洗滌器和高壓氨噴射(she)器。
在(zai)尿素生(sheng)產過(guo)程中，氨（NH3）氣提塔通常是采(cai)(cai)用鈦(tai)(tai)制造的(de)。但是，為防止鈦(tai)(tai)被沖蝕，需要(yao)為鈦(tai)(tai)加一(yi)層覆層。為了(le)(le)解(jie)決這(zhe)一(yi)問題，Snamprogetti公(gong)司(si)(si)（Saipem公(gong)司(si)(si)的(de)下屬公(gong)司(si)(si)）與ATI Wahchang公(gong)司(si)(si)合作開發(fa)出(chu)了(le)(le)OmegabondTM先進管道(dao)(dao)(dao)，在(zai)這(zhe)種管道(dao)(dao)(dao)中，利用固態接(jie)合技術將(jiang)鋯粘(zhan)結到了(le)(le)鈦(tai)(tai)上。海灣石化公(gong)司(si)(si)（GPIC）首先在(zai)巴(ba)林的(de)大型(xing)設(she)備上采(cai)(cai)用了(le)(le)這(zhe)種管道(dao)(dao)(dao)（該設(she)備于(yu)2009年投產運行），后來(lai)又有兩(liang)家公(gong)司(si)(si)采(cai)(cai)用了(le)(le)這(zhe)種管道(dao)(dao)(dao)。
四、結論(lun)
糧食(shi)是(shi)人類的(de)基本需求(qiu)，同時對人造(zao)化(hua)肥(fei)的(de)依賴繼(ji)續增加(jia)，這是(shi)不(bu)(bu)銹鋼的(de)現成市場。然而，僅(jin)提供產品，等待用(yong)戶(hu)上門(men)訂貨還遠遠不(bu)(bu)夠。只有(you)鋼鐵生產廠家與用(yong)戶(hu)密切合作才(cai)會達到雙(shuang)贏。這些合作為我(wo)們的(de)未來提供了樣板，不(bu)(bu)僅(jin)是(shi)在化(hua)肥(fei)生產領(ling)域，而且在整個加(jia)工(gong)制造(zao)領(ling)域。
