一、植物營養
植(zhi)(zhi)物(wu)(wu)的(de)(de)營(ying)養(yang)(yang)主要(yao)來自約19種元(yuan)素(su)(su)（不(bu)包(bao)括空氣中的(de)(de)碳和(he)(he)氧(yang)以及土(tu)壤(rang)中的(de)(de)水）。這些(xie)元(yuan)素(su)(su)大致分為(wei)兩類：（植(zhi)(zhi)物(wu)(wu)大量(liang)(liang)需要(yao)的(de)(de)）大量(liang)(liang)營(ying)養(yang)(yang)元(yuan)素(su)(su)和(he)(he)（植(zhi)(zhi)物(wu)(wu)微(wei)量(liang)(liang)需要(yao)的(de)(de)）微(wei)量(liang)(liang)營(ying)養(yang)(yang)元(yuan)素(su)(su)。三(san)種主要(yao)的(de)(de)大量(liang)(liang)營(ying)養(yang)(yang)元(yuan)素(su)(su)是氮、磷(lin)和(he)(he)鉀。農作物(wu)(wu)的(de)(de)產(chan)量(liang)(liang)主要(yao)取決(jue)于土(tu)壤(rang)中的(de)(de)這三(san)種元(yuan)素(su)(su)，但是，需要(yao)把(ba)它們轉換為(wei)植(zhi)(zhi)物(wu)(wu)可吸(xi)收的(de)(de)形式。這就是化(hua)肥的(de)(de)作用。
1. 化肥(fei)的(de)種類
幾個(ge)世紀以(yi)來(lai)農民種地(di)采用的(de)是(shi)(shi)有(you)機(ji)肥(fei)(fei)，開采的(de)無機(ji)肥(fei)(fei)料非(fei)常有(you)限(xian)。隨(sui)著(zhu)英國農業革(ge)命和后來(lai)20世紀的(de)綠色革(ge)命，人(ren)類越來(lai)越多(duo)地(di)依(yi)賴(lai)人(ren)造(zao)無機(ji)肥(fei)(fei)料。目前，全球有(you)三(san)分(fen)之一(yi)的(de)人(ren)口(kou)食用的(de)糧食是(shi)(shi)采用人(ren)造(zao)氮生產(chan)的(de)。
2. 化肥(fei)供應(ying)鏈
無機化肥(fei)的(de)(de)生產(chan)是(shi)化學供應鏈(lian)中的(de)(de)一種(zhong)(zhong)化工過程(cheng)。我們可(ke)簡單地看(kan)一下這三(san)種(zhong)(zhong)大量元素在工藝中所(suo)起的(de)(de)作用。
二、化(hua)肥
1. 磷(lin)
作(zuo)為ATP的(de)組分之一(yi)，磷(lin)在(zai)植物的(de)光合作(zuo)用(yong)中(zhong)起著至關(guan)重要的(de)作(zuo)用(yong)。磷(lin)是用(yong)來生(sheng)產(chan)磷(lin)肥的(de)，是從含磷(lin)酸(suan)(suan)鹽(yan)礦物中(zhong)開采出(chu)來的(de)。在(zai)氮(dan)肥生(sheng)產(chan)中(zhong)也使用(yong)磷(lin)酸(suan)(suan)。摩洛哥、中(zhong)國、南非、約旦和美國這(zhe)五個國家控制著全球(qiu)磷(lin)酸(suan)(suan)鹽(yan)儲量(liang)的(de)90%。現在(zai)人們擔心幾十年后磷(lin)的(de)供應會耗盡。
2. 鉀
鉀(jia)(jia)(jia)對植物(wu)的(de)水分調節和耐干旱非常重要(yao)。化肥中所用的(de)鉀(jia)(jia)(jia)是碳酸鉀(jia)(jia)(jia)。碳酸鉀(jia)(jia)(jia)是從含碳酸鉀(jia)(jia)(jia)礦(kuang)物(wu)中可(ke)提取(qu)的(de)各(ge)種礦(kuang)物(wu)鹽(yan)的(de)總稱。碳酸鉀(jia)(jia)(jia)最大(da)的(de)生產國(guo)家是加拿大(da)、俄(e)羅(luo)(luo)斯(si)和白俄(e)羅(luo)(luo)斯(si)。鉀(jia)(jia)(jia)是地殼中的(de)第七大(da)元素，但是，不斷增(zeng)長的(de)需求導致其價格飛(fei)漲。
3. 氮
氮(dan)對所有的(de)蛋白質都(dou)是(shi)非常(chang)重要(yao)的(de)。氮(dan)最常(chang)見(jian)于空氣中(zhong)，但是(shi)這(zhe)種(zhong)(zhong)形式(shi)的(de)氮(dan)，植(zhi)(zhi)物(wu)(wu)是(shi)無法吸(xi)收(shou)(shou)的(de)。為了(le)便于植(zhi)(zhi)物(wu)(wu)吸(xi)收(shou)(shou)，必須對氮(dan)進行“固(gu)定”或被(bei)土壤吸(xi)收(shou)(shou)。由于這(zhe)種(zhong)(zhong)自然(ran)(ran)生(sheng)成的(de)氮(dan)供(gong)(gong)應不足，就出現了(le)提供(gong)(gong)各(ge)種(zhong)(zhong)無機氮(dan)肥(fei)——如(ru)硫酸氨(an)(an)，磷酸氨(an)(an)和(he)各(ge)種(zhong)(zhong)以尿素(su)為原(yuan)料(liao)的(de)產品——的(de)產業，尿素(su)可自然(ran)(ran)生(sheng)成（如(ru)哺乳(ru)類動物(wu)(wu)的(de)尿液中(zhong)）或從氨(an)(an)中(zhong)提取，就是(shi)在化(hua)(hua)學反(fan)應中(zhong)通過哈柏博(bo)施法進行生(sheng)產。尿素(su)和(he)其前身氨(an)(an)除用(yong)于化(hua)(hua)肥(fei)外(wai)，還(huan)用(yong)于其他化(hua)(hua)工產品中(zhong)。
4. 氨
要生(sheng)產(chan)無機化肥，就需要采(cai)用(yong)化工工藝。氨是尿素和其他無機氮肥的前(qian)身，它是采(cai)用(yong)哈(ha)柏博(bo)施法生(sheng)產(chan)的，通(tong)過催(cui)化劑與蒸汽(qi)進行(xing)反應（蒸汽(qi)重整）生(sheng)成(cheng)二(er)氧化碳、蒸汽(qi)和氫的混合物。最后采(cai)用(yong)鐵系(xi)催(cui)化劑，通(tong)過哈(ha)柏博(bo)施工藝來合成(cheng)氨。
5. 尿(niao)素(su)
在所有氮(dan)肥(fei)的(de)組成(cheng)中，尿素的(de)氮(dan)含量(liang)最(zui)高。尿素是氨和(he)二(er)氧化(hua)碳在壓力150～220巴，溫度范圍170～200℃的(de)反(fan)應(ying)(ying)器(qi)中進(jin)行反(fan)應(ying)(ying)生成(cheng)的(de)。反(fan)應(ying)(ying)過程生成(cheng)的(de)化(hua)學(xue)物氨基甲酸銨的(de)腐蝕性很(hen)大。
6. 化肥產業
最常(chang)見的(de)(de)無(wu)機化(hua)肥是磷(lin)肥、鉀肥和(he)氮肥。氮肥中的(de)(de)一類(lei)磷(lin)酸(suan)氨就是通(tong)過用(yong)硫酸(suan)將磷(lin)酸(suan)化(hua)氨與磷(lin)酸(suan)的(de)(de)作用(yong)而生產(chan)出來的(de)(de)。尿素生產(chan)的(de)(de)龍頭企業(ye)公(gong)司是斯塔米卡邦（Stamicarbon）（現為(wei)MaireTecnimont公(gong)司的(de)(de)子公(gong)司），該公(gong)司一直與Uhde公(gong)司和(he)Sandvik公(gong)司合作開發新的(de)(de)生產(chan)工藝(yi)。
化肥生產(chan)主要集中在阿根廷、巴西、中國(guo)、印度和其他亞太地區國(guo)家，中東和俄羅斯。這(zhe)并(bing)不奇(qi)怪，這(zhe)些國(guo)家正在經歷著(zhu)經濟快速增長，有些國(guo)家還經歷著(zhu)食品價格飛漲。投(tou)資規(gui)模可說明這(zhe)一點，印度農民化肥合作(zuo)公司（IFFCO）計劃(hua)未(wei)來三年在印度投(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(ti)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
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(bu)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 超級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(bu)銹鋼） 媲美。
3. 氨
在(zai)氨生(sheng)產工(gong)藝中，絕大部分工(gong)藝的(de)腐蝕(shi)性(xing)為中等腐蝕(shi)，所以一般采(cai)用(yong)(yong)300和(he)(he)400系列不銹(xiu)鋼(gang)(gang)。這些鋼(gang)(gang)種(zhong)(zhong)(zhong)用(yong)(yong)于(yu)制(zhi)造重(zhong)整(zheng)器(qi)，二氧(yang)化(hua)(hua)碳去除(chu)裝置，氨的(de)合成，葉輪機械，冷(leng)卻裝置和(he)(he)冷(leng)凝(ning)器(qi)。在(zai)氨的(de)合成過程中，生(sheng)成具有腐蝕(shi)性(xing)的(de)氨基甲(jia)酸銨(an)，所以需要使用(yong)(yong)耐腐蝕(shi)性(xing)能更(geng)好的(de)鋼(gang)(gang)種(zhong)(zhong)(zhong)，如ASTM 430，UNSS44625和(he)(he)UNS S44626。為了耐氯(lv)化(hua)(hua)物腐蝕(shi)，熱交(jiao)換(huan)器(qi)采(cai)用(yong)(yong)雙相(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)。管道和(he)(he)儲(chu)罐可采(cai)用(yong)(yong)Outokumpu公司(si)生(sheng)產的(de)經濟型雙相(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)LDX 2101，這種(zhong)(zhong)(zhong)雙相(xiang)(xiang)鋼(gang)(gang)的(de)力(li)學性(xing)能好，可降低使用(yong)(yong)材料(liao)的(de)壁厚，節約材料(liao)和(he)(he)制(zhi)造費用(yong)(yong)，而且(qie)該鋼(gang)(gang)種(zhong)(zhong)(zhong)的(de)耐腐蝕(shi)性(xing)能（耐點蝕(shi)和(he)(he)應力(li)腐蝕(shi)斷裂）優于(yu)標準的(de)300系列不銹(xiu)鋼(gang)(gang)。
4. 尿素(su)
近年來，制(zhi)造尿(niao)素生產設(she)備采(cai)用(yong)的(de)(de)標準鋼種是改進(jin)型(xing)316L，即316L MOD或(huo)316L Urea，腐蝕(shi)性較嚴(yan)重(zhong)的(de)(de)區域采(cai)用(yong)的(de)(de)是更(geng)高合金含量(liang)的(de)(de)不銹鋼，Urea25/22/2（25Cr，22Ni，2Mo），是低(di)碳、低(di)硅(gui)和高氮含量(liang)的(de)(de)改進(jin)型(xing)310L奧(ao)氏體不銹鋼。
在尿(niao)素(su)生(sheng)(sheng)產中(zhong)，腐(fu)(fu)蝕(shi)不(bu)僅受到(dao)氨基(ji)甲酸酯水(shui)平(ping)的(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響，而(er)且還(huan)受到(dao)氨與二氧(yang)(yang)(yang)化(hua)碳比(bi)的(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響和氧(yang)(yang)(yang)含量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響。缺少(shao)氧(yang)(yang)(yang)氣會(hui)使(shi)不(bu)銹鋼發生(sheng)(sheng)腐(fu)(fu)蝕(shi)，所以最(zui)(zui)好(hao)使(shi)用(yong)(yong)耐最(zui)(zui)低氧(yang)(yang)(yang)含量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)鋼種(zhong)，如Urea25/22/2。Sandvik2RE69TM是Urea25/22/2的(de)(de)(de)(de)(de)改進(jin)型，可(ke)用(yong)(yong)于(yu)尿(niao)素(su)生(sheng)(sheng)產工藝中(zhong)條件最(zui)(zui)苛刻的(de)(de)(de)(de)(de)區域。印(yin)度(du)農民化(hua)肥合作公司（IFFCO）位于(yu)Kalol的(de)(de)(de)(de)(de)尿(niao)素(su)廠的(de)(de)(de)(de)(de)氣提(ti)(ti)塔中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)管(guan)道就是采用(yong)(yong)這(zhe)種(zhong)材料制造的(de)(de)(de)(de)(de)，氣提(ti)(ti)塔內(nei)的(de)(de)(de)(de)(de)壓力和溫度(du)是最(zui)(zui)高的(de)(de)(de)(de)(de)。管(guan)道已使(shi)用(yong)(yong)了25年以上(shang)。還(huan)有一種(zhong)雙相(xiang)鋼種(zhong)可(ke)用(yong)(yong)于(yu)制造尿(niao)素(su)生(sheng)(sheng)產設備(bei)，這(zhe)就是住友(you)金屬(shu)工業和東洋工程公司生(sheng)(sheng)產的(de)(de)(de)(de)(de)DP28WTM。這(zhe)種(zhong)雙相(xiang)鋼的(de)(de)(de)(de)(de)鉻(ge)含量(liang)高，鎳(nie)含量(liang)較低，所以具有良好(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)再鈍化(hua)性能，而(er)且非常(chang)耐應力腐(fu)(fu)蝕(shi)斷(duan)裂和氨甲酸溶液和氯化(hua)物溶液的(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)。
Sandvik公(gong)司(si)和(he)斯(si)塔米卡(ka)(ka)邦（Stamicarbon）公(gong)司(si)合(he)作開發了(le)一種用于現代尿(niao)素廠無氧環境的先進雙(shuang)相(xiang)鋼SafurexTM。通(tong)過(guo)采用雙(shuang)相(xiang)鋼SafurexTM，斯(si)塔米卡(ka)(ka)邦（Stamicarbon）公(gong)司(si)對尿(niao)素生產工(gong)藝進行簡化，去(qu)掉(diao)了(le)風機、氫氣(qi)轉換器、高壓洗(xi)滌(di)器和(he)高壓氨噴(pen)射器。
在(zai)尿素生產(chan)過程中(zhong)，氨（NH3）氣提塔通(tong)常是采用(yong)鈦(tai)制(zhi)造的。但是，為防止鈦(tai)被(bei)沖蝕，需要為鈦(tai)加一層覆(fu)層。為了解(jie)決(jue)這(zhe)一問題，Snamprogetti公司（Saipem公司的下(xia)屬公司）與(yu)ATI Wahchang公司合作(zuo)開發出了OmegabondTM先(xian)進管(guan)(guan)(guan)道，在(zai)這(zhe)種(zhong)(zhong)管(guan)(guan)(guan)道中(zhong)，利用(yong)固態接合技術將鋯(gao)粘結到了鈦(tai)上。海灣石化公司（GPIC）首先(xian)在(zai)巴林的大型設備(bei)上采用(yong)了這(zhe)種(zhong)(zhong)管(guan)(guan)(guan)道（該設備(bei)于2009年投產(chan)運行），后來又有兩(liang)家公司采用(yong)了這(zhe)種(zhong)(zhong)管(guan)(guan)(guan)道。
四、結論
糧食是人類的(de)基本(ben)需求(qiu)，同(tong)時對人造化肥的(de)依賴繼續增加，這(zhe)(zhe)是不銹鋼的(de)現(xian)成市場。然(ran)而，僅(jin)提供(gong)產(chan)品(pin)，等(deng)待(dai)用戶上門(men)訂貨還遠遠不夠(gou)。只(zhi)有鋼鐵生產(chan)廠(chang)家(jia)與用戶密切(qie)合(he)作才會達(da)到雙贏。這(zhe)(zhe)些合(he)作為我們的(de)未來提供(gong)了樣板，不僅(jin)是在(zai)化肥生產(chan)領域(yu)，而且(qie)在(zai)整(zheng)個加工制造領域(yu)。
