一、植物營養
植物(wu)的(de)(de)(de)營養(yang)(yang)主(zhu)要(yao)(yao)來自約(yue)19種(zhong)元素(su)（不包括空氣(qi)中的(de)(de)(de)碳和(he)氧以及(ji)土(tu)(tu)壤(rang)中的(de)(de)(de)水）。這些元素(su)大(da)致分為兩(liang)類(lei)：（植物(wu)大(da)量(liang)(liang)需(xu)要(yao)(yao)的(de)(de)(de)）大(da)量(liang)(liang)營養(yang)(yang)元素(su)和(he)（植物(wu)微量(liang)(liang)需(xu)要(yao)(yao)的(de)(de)(de)）微量(liang)(liang)營養(yang)(yang)元素(su)。三(san)種(zhong)主(zhu)要(yao)(yao)的(de)(de)(de)大(da)量(liang)(liang)營養(yang)(yang)元素(su)是(shi)氮、磷和(he)鉀。農作(zuo)物(wu)的(de)(de)(de)產(chan)量(liang)(liang)主(zhu)要(yao)(yao)取決于(yu)土(tu)(tu)壤(rang)中的(de)(de)(de)這三(san)種(zhong)元素(su)，但是(shi)，需(xu)要(yao)(yao)把(ba)它們轉換為植物(wu)可吸收的(de)(de)(de)形式。這就是(shi)化肥的(de)(de)(de)作(zuo)用。
1. 化肥的(de)種類
幾個世紀以來農民種地采(cai)用(yong)的(de)(de)是有(you)機肥，開采(cai)的(de)(de)無機肥料非常有(you)限。隨著英國農業革(ge)命和后來20世紀的(de)(de)綠色(se)革(ge)命，人類越(yue)(yue)來越(yue)(yue)多地依賴人造無機肥料。目前，全球有(you)三分之一的(de)(de)人口食用(yong)的(de)(de)糧食是采(cai)用(yong)人造氮生產的(de)(de)。
2. 化(hua)肥供應鏈
無機化肥的生(sheng)產是化學(xue)供應鏈中的一種化工(gong)過程。我們可簡單地看一下這三種大量元素在工(gong)藝中所起(qi)的作用。
二、化肥
1. 磷
作為ATP的(de)(de)(de)(de)組(zu)分(fen)之一，磷在(zai)植(zhi)物的(de)(de)(de)(de)光合作用中(zhong)起著至關重要(yao)的(de)(de)(de)(de)作用。磷是用來生(sheng)產磷肥的(de)(de)(de)(de)，是從含磷酸(suan)鹽礦物中(zhong)開采(cai)出(chu)來的(de)(de)(de)(de)。在(zai)氮肥生(sheng)產中(zhong)也使用磷酸(suan)。摩洛(luo)哥、中(zhong)國(guo)(guo)、南非、約旦和(he)美國(guo)(guo)這(zhe)五個國(guo)(guo)家控制著全球磷酸(suan)鹽儲(chu)量的(de)(de)(de)(de)90%。現(xian)在(zai)人們(men)擔心(xin)幾十年后磷的(de)(de)(de)(de)供應會(hui)耗(hao)盡。
2. 鉀
鉀(jia)對植物的(de)水分調節和耐干旱非(fei)常(chang)重(zhong)要(yao)。化肥中(zhong)所用(yong)的(de)鉀(jia)是(shi)碳酸(suan)鉀(jia)。碳酸(suan)鉀(jia)是(shi)從(cong)含(han)碳酸(suan)鉀(jia)礦(kuang)物中(zhong)可(ke)提取的(de)各種礦(kuang)物鹽的(de)總稱。碳酸(suan)鉀(jia)最大(da)的(de)生產國家是(shi)加(jia)拿大(da)、俄羅斯和白俄羅斯。鉀(jia)是(shi)地殼中(zhong)的(de)第七大(da)元(yuan)素，但是(shi)，不斷增長(chang)的(de)需求導(dao)致(zhi)其價格飛漲。
3. 氮(dan)
氮(dan)對所(suo)有的(de)蛋(dan)白質都是非(fei)常重(zhong)要(yao)的(de)。氮(dan)最常見于(yu)空氣中(zhong)(zhong)(zhong)，但是這種(zhong)形式的(de)氮(dan)，植物是無法(fa)吸(xi)收的(de)。為了便于(yu)植物吸(xi)收，必須對氮(dan)進行(xing)“固定”或被土壤(rang)吸(xi)收。由于(yu)這種(zhong)自然生(sheng)成的(de)氮(dan)供應不(bu)足，就出現(xian)了提供各(ge)種(zhong)無機氮(dan)肥——如硫酸氨，磷酸氨和各(ge)種(zhong)以(yi)尿素為原料(liao)的(de)產(chan)品——的(de)產(chan)業，尿素可自然生(sheng)成（如哺(bu)乳類(lei)動物的(de)尿液中(zhong)(zhong)(zhong)）或從氨中(zhong)(zhong)(zhong)提取，就是在化學反應中(zhong)(zhong)(zhong)通(tong)過(guo)哈柏博施法(fa)進行(xing)生(sheng)產(chan)。尿素和其(qi)前(qian)身氨除用于(yu)化肥外(wai)，還用于(yu)其(qi)他化工產(chan)品中(zhong)(zhong)(zhong)。
4. 氨(an)
要生產無機化肥，就(jiu)需要采(cai)用化工工藝。氨是尿素(su)和其(qi)他無機氮(dan)肥的前身，它是采(cai)用哈柏(bo)博(bo)施法生產的，通(tong)過催化劑與蒸汽(qi)進行(xing)反應（蒸汽(qi)重整）生成二(er)氧化碳(tan)、蒸汽(qi)和氫的混合物。最后采(cai)用鐵(tie)系催化劑，通(tong)過哈柏(bo)博(bo)施工藝來合成氨。
5. 尿素
在所(suo)有氮(dan)肥的(de)組成(cheng)中，尿素(su)的(de)氮(dan)含量最高。尿素(su)是氨和二氧化碳(tan)在壓力150～220巴，溫度范(fan)圍170～200℃的(de)反應(ying)器中進行反應(ying)生(sheng)成(cheng)的(de)。反應(ying)過程生(sheng)成(cheng)的(de)化學物(wu)氨基甲酸銨(an)的(de)腐蝕性(xing)很大。
6. 化肥(fei)產業
最常見的(de)無機化肥(fei)是磷肥(fei)、鉀(jia)肥(fei)和氮(dan)(dan)肥(fei)。氮(dan)(dan)肥(fei)中的(de)一(yi)(yi)類磷酸(suan)氨就是通過用(yong)(yong)硫(liu)酸(suan)將磷酸(suan)化氨與磷酸(suan)的(de)作用(yong)(yong)而(er)生(sheng)產出來的(de)。尿素生(sheng)產的(de)龍頭企業公(gong)(gong)司(si)是斯塔米卡(ka)邦（Stamicarbon）（現為(wei)MaireTecnimont公(gong)(gong)司(si)的(de)子公(gong)(gong)司(si)），該公(gong)(gong)司(si)一(yi)(yi)直(zhi)與Uhde公(gong)(gong)司(si)和Sandvik公(gong)(gong)司(si)合作開(kai)發新的(de)生(sheng)產工藝。
化肥生產主要集中在阿(a)根廷、巴西、中國(guo)、印度(du)和其(qi)他亞太地(di)區國(guo)家，中東和俄羅斯。這(zhe)并(bing)不奇怪(guai)，這(zhe)些(xie)國(guo)家正在經歷著經濟快速增長，有些(xie)國(guo)家還經歷著食品價格飛漲(zhang)。投資(zi)規模可說明這(zhe)一點，印度(du)農(nong)民化肥合(he)作公司（IFFCO）計劃未(wei)來(lai)三年在印度(du)投資(zi)12億(yi)～13億(yi)美元進行(xing)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體(ti)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. 硫酸(suan)
硫酸生產一般采用300系列奧氏體不銹鋼，特別是304不(bu)銹(xiu)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(an)
在(zai)氨(an)生(sheng)(sheng)產工藝(yi)中(zhong)，絕(jue)大部分工藝(yi)的腐蝕(shi)(shi)性(xing)為中(zhong)等腐蝕(shi)(shi)，所(suo)以一般采(cai)(cai)用(yong)300和(he)400系列不(bu)銹鋼(gang)(gang)。這些(xie)鋼(gang)(gang)種用(yong)于(yu)(yu)制(zhi)造(zao)重整器(qi)，二氧化碳(tan)去除(chu)裝(zhuang)置，氨(an)的合成，葉輪機(ji)械(xie)，冷(leng)卻裝(zhuang)置和(he)冷(leng)凝器(qi)。在(zai)氨(an)的合成過程中(zhong)，生(sheng)(sheng)成具有腐蝕(shi)(shi)性(xing)的氨(an)基(ji)甲酸銨，所(suo)以需(xu)要使(shi)用(yong)耐(nai)腐蝕(shi)(shi)性(xing)能更好(hao)的鋼(gang)(gang)種，如ASTM 430，UNSS44625和(he)UNS S44626。為了耐(nai)氯化物腐蝕(shi)(shi)，熱交(jiao)換(huan)器(qi)采(cai)(cai)用(yong)雙相(xiang)不(bu)銹鋼(gang)(gang)。管道和(he)儲罐可(ke)采(cai)(cai)用(yong)Outokumpu公司生(sheng)(sheng)產的經濟型雙相(xiang)不(bu)銹鋼(gang)(gang)LDX 2101，這種雙相(xiang)鋼(gang)(gang)的力學性(xing)能好(hao)，可(ke)降低(di)使(shi)用(yong)材(cai)料(liao)的壁厚，節(jie)約材(cai)料(liao)和(he)制(zhi)造(zao)費用(yong)，而且該鋼(gang)(gang)種的耐(nai)腐蝕(shi)(shi)性(xing)能（耐(nai)點蝕(shi)(shi)和(he)應力腐蝕(shi)(shi)斷(duan)裂）優于(yu)(yu)標準的300系列不(bu)銹鋼(gang)(gang)。
4. 尿(niao)素
近(jin)年來，制造(zao)尿素生產設備采用的(de)(de)標(biao)準鋼種是(shi)(shi)改(gai)進型(xing)316L，即316L MOD或316L Urea，腐蝕性較嚴重的(de)(de)區域采用的(de)(de)是(shi)(shi)更高合金含量的(de)(de)不銹鋼，Urea25/22/2（25Cr，22Ni，2Mo），是(shi)(shi)低(di)碳(tan)、低(di)硅和高氮含量的(de)(de)改(gai)進型(xing)310L奧氏體不銹鋼。
在尿素(su)生產中(zhong)，腐蝕不僅受到(dao)氨基甲(jia)酸酯水平的(de)(de)影響(xiang)，而且(qie)(qie)還受到(dao)氨與(yu)二氧(yang)(yang)化(hua)碳(tan)比(bi)的(de)(de)影響(xiang)和(he)(he)(he)氧(yang)(yang)含(han)量的(de)(de)影響(xiang)。缺少氧(yang)(yang)氣會使(shi)不銹鋼發生腐蝕，所以最(zui)(zui)好使(shi)用(yong)(yong)耐最(zui)(zui)低(di)(di)氧(yang)(yang)含(han)量的(de)(de)鋼種(zhong)(zhong)，如Urea25/22/2。Sandvik2RE69TM是(shi)Urea25/22/2的(de)(de)改進型，可(ke)用(yong)(yong)于尿素(su)生產工(gong)藝中(zhong)條(tiao)件最(zui)(zui)苛刻(ke)的(de)(de)區域。印(yin)度農民化(hua)肥合作公(gong)司（IFFCO）位于Kalol的(de)(de)尿素(su)廠的(de)(de)氣提(ti)塔(ta)中(zhong)的(de)(de)管(guan)道就是(shi)采用(yong)(yong)這(zhe)(zhe)種(zhong)(zhong)材料制(zhi)造的(de)(de)，氣提(ti)塔(ta)內的(de)(de)壓力和(he)(he)(he)溫度是(shi)最(zui)(zui)高的(de)(de)。管(guan)道已使(shi)用(yong)(yong)了25年以上。還有(you)一種(zhong)(zhong)雙相鋼種(zhong)(zhong)可(ke)用(yong)(yong)于制(zhi)造尿素(su)生產設備，這(zhe)(zhe)就是(shi)住友金屬工(gong)業和(he)(he)(he)東洋工(gong)程(cheng)公(gong)司生產的(de)(de)DP28WTM。這(zhe)(zhe)種(zhong)(zhong)雙相鋼的(de)(de)鉻含(han)量高，鎳含(han)量較低(di)(di)，所以具有(you)良好的(de)(de)再鈍化(hua)性能，而且(qie)(qie)非常耐應力腐蝕斷裂和(he)(he)(he)氨甲(jia)酸溶(rong)液和(he)(he)(he)氯化(hua)物(wu)溶(rong)液的(de)(de)腐蝕。
Sandvik公司(si)和斯(si)塔米卡邦(bang)（Stamicarbon）公司(si)合作開(kai)發(fa)了一(yi)種用于現代尿(niao)素廠無氧環境的先進雙相鋼SafurexTM。通過采用雙相鋼SafurexTM，斯(si)塔米卡邦(bang)（Stamicarbon）公司(si)對尿(niao)素生產工藝進行簡化，去(qu)掉了風機、氫氣轉換器、高壓洗滌(di)器和高壓氨(an)噴射器。
在尿素生產過程中，氨（NH3）氣提塔通常是采用(yong)鈦制造的。但是，為防止鈦被沖(chong)蝕，需要(yao)為鈦加一(yi)層覆層。為了(le)(le)解決這(zhe)一(yi)問題，Snamprogetti公(gong)司（Saipem公(gong)司的下屬公(gong)司）與ATI Wahchang公(gong)司合(he)作開發(fa)出(chu)了(le)(le)OmegabondTM先進管(guan)(guan)道(dao)，在這(zhe)種(zhong)(zhong)管(guan)(guan)道(dao)中，利用(yong)固態接合(he)技術(shu)將(jiang)鋯粘結到了(le)(le)鈦上。海灣石(shi)化公(gong)司（GPIC）首先在巴林的大(da)型(xing)設備上采用(yong)了(le)(le)這(zhe)種(zhong)(zhong)管(guan)(guan)道(dao)（該設備于2009年投產運行），后來(lai)又有兩家(jia)公(gong)司采用(yong)了(le)(le)這(zhe)種(zhong)(zhong)管(guan)(guan)道(dao)。
四、結論
糧食是人類的基本需求，同時對人造(zao)化(hua)肥的依賴繼續(xu)增加，這是不銹鋼的現成市場。然(ran)而(er)，僅提供產品，等待用戶上(shang)門訂貨還遠遠不夠。只有鋼鐵生(sheng)產廠家(jia)與(yu)用戶密(mi)切合作才會達到雙贏(ying)。這些合作為我們的未來提供了樣(yang)板，不僅是在化(hua)肥生(sheng)產領域，而(er)且在整個(ge)加工制造(zao)領域。
