一、植物營(ying)養(yang)
植物(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)營(ying)養主要(yao)來(lai)自約19種(zhong)元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)（不包括(kuo)空(kong)氣中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)碳和氧以及土(tu)壤中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)水(shui)）。這些元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)大(da)致(zhi)分為兩類：（植物(wu)大(da)量(liang)(liang)(liang)需(xu)要(yao)的(de)(de)(de)(de)(de)）大(da)量(liang)(liang)(liang)營(ying)養元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)和（植物(wu)微(wei)量(liang)(liang)(liang)需(xu)要(yao)的(de)(de)(de)(de)(de)）微(wei)量(liang)(liang)(liang)營(ying)養元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)。三(san)種(zhong)主要(yao)的(de)(de)(de)(de)(de)大(da)量(liang)(liang)(liang)營(ying)養元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)是氮、磷(lin)和鉀。農(nong)作物(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)產量(liang)(liang)(liang)主要(yao)取決于土(tu)壤中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)這三(san)種(zhong)元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)，但是，需(xu)要(yao)把它們轉換為植物(wu)可(ke)吸收的(de)(de)(de)(de)(de)形(xing)式(shi)。這就是化肥的(de)(de)(de)(de)(de)作用。
1. 化肥的種類
幾個世紀以來農(nong)民種(zhong)地采(cai)(cai)用的(de)是有機肥(fei)(fei)，開采(cai)(cai)的(de)無(wu)機肥(fei)(fei)料非常有限(xian)。隨著(zhu)英國農(nong)業革(ge)命和后來20世紀的(de)綠色(se)革(ge)命，人(ren)類(lei)越(yue)來越(yue)多地依賴人(ren)造無(wu)機肥(fei)(fei)料。目(mu)前，全(quan)球有三分之一的(de)人(ren)口食(shi)用的(de)糧(liang)食(shi)是采(cai)(cai)用人(ren)造氮生產的(de)。
2. 化肥供應鏈
無機化肥的(de)生(sheng)產是化學供應鏈中(zhong)的(de)一(yi)種化工(gong)過程。我們可簡單地看一(yi)下(xia)這三種大量元素在工(gong)藝中(zhong)所(suo)起的(de)作(zuo)用。
二、化(hua)肥
1. 磷
作為(wei)ATP的(de)組分之(zhi)一，磷(lin)在(zai)植物的(de)光合作用中起著(zhu)至關重(zhong)要的(de)作用。磷(lin)是用來生產磷(lin)肥(fei)的(de)，是從含磷(lin)酸鹽礦物中開(kai)采出來的(de)。在(zai)氮肥(fei)生產中也使用磷(lin)酸。摩洛哥、中國、南非、約旦和美(mei)國這(zhe)五個國家控制(zhi)著(zhu)全球磷(lin)酸鹽儲量的(de)90%。現在(zai)人們擔(dan)心幾(ji)十年(nian)后磷(lin)的(de)供應會耗(hao)盡。
2. 鉀
鉀(jia)(jia)對植物的(de)(de)(de)水分調(diao)節和(he)耐干旱非常(chang)重要。化(hua)肥中所用的(de)(de)(de)鉀(jia)(jia)是碳(tan)(tan)酸(suan)鉀(jia)(jia)。碳(tan)(tan)酸(suan)鉀(jia)(jia)是從含碳(tan)(tan)酸(suan)鉀(jia)(jia)礦物中可提(ti)取(qu)的(de)(de)(de)各(ge)種礦物鹽的(de)(de)(de)總稱。碳(tan)(tan)酸(suan)鉀(jia)(jia)最大(da)的(de)(de)(de)生產國家是加拿大(da)、俄(e)羅斯和(he)白俄(e)羅斯。鉀(jia)(jia)是地(di)殼中的(de)(de)(de)第(di)七(qi)大(da)元(yuan)素，但(dan)是，不斷增長的(de)(de)(de)需求導(dao)致其(qi)價格(ge)飛漲。
3. 氮
氮對(dui)所有的(de)(de)(de)(de)蛋白質都是非常重要的(de)(de)(de)(de)。氮最常見于(yu)(yu)空氣中(zhong)，但是這(zhe)種形式的(de)(de)(de)(de)氮，植物是無法(fa)吸收的(de)(de)(de)(de)。為了便于(yu)(yu)植物吸收，必須對(dui)氮進行“固定”或被土壤吸收。由(you)于(yu)(yu)這(zhe)種自(zi)然生成的(de)(de)(de)(de)氮供應不足，就(jiu)出現了提供各種無機氮肥(fei)(fei)——如硫(liu)酸(suan)氨(an)，磷酸(suan)氨(an)和(he)各種以(yi)尿(niao)(niao)(niao)素為原料(liao)的(de)(de)(de)(de)產品——的(de)(de)(de)(de)產業，尿(niao)(niao)(niao)素可自(zi)然生成（如哺乳類動(dong)物的(de)(de)(de)(de)尿(niao)(niao)(niao)液中(zhong)）或從(cong)氨(an)中(zhong)提取，就(jiu)是在化學反應中(zhong)通過哈柏博施(shi)法(fa)進行生產。尿(niao)(niao)(niao)素和(he)其前身氨(an)除用于(yu)(yu)化肥(fei)(fei)外，還用于(yu)(yu)其他化工產品中(zhong)。
4. 氨
要生產(chan)無機化肥(fei)，就需要采用(yong)(yong)化工工藝。氨(an)是尿素和(he)其他無機氮(dan)肥(fei)的(de)前(qian)身(shen)，它(ta)是采用(yong)(yong)哈(ha)柏(bo)博施(shi)法(fa)生產(chan)的(de)，通(tong)(tong)過催化劑(ji)與蒸(zheng)汽(qi)進行反應（蒸(zheng)汽(qi)重(zhong)整）生成二(er)氧化碳、蒸(zheng)汽(qi)和(he)氫的(de)混合(he)物。最后采用(yong)(yong)鐵系催化劑(ji)，通(tong)(tong)過哈(ha)柏(bo)博施(shi)工藝來(lai)合(he)成氨(an)。
5. 尿素
在(zai)所有(you)氮肥的(de)(de)(de)組(zu)成(cheng)(cheng)中，尿素(su)的(de)(de)(de)氮含量最高。尿素(su)是氨和(he)二(er)氧(yang)化碳(tan)在(zai)壓(ya)力150～220巴，溫度范圍170～200℃的(de)(de)(de)反(fan)應(ying)器中進(jin)行反(fan)應(ying)生成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)。反(fan)應(ying)過程生成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)化學物氨基(ji)甲酸銨(an)的(de)(de)(de)腐蝕性很大。
6. 化肥產業
最常見的(de)(de)無機化肥(fei)(fei)是(shi)磷(lin)肥(fei)(fei)、鉀肥(fei)(fei)和(he)氮肥(fei)(fei)。氮肥(fei)(fei)中的(de)(de)一類(lei)磷(lin)酸(suan)(suan)氨(an)就是(shi)通過用硫酸(suan)(suan)將磷(lin)酸(suan)(suan)化氨(an)與(yu)磷(lin)酸(suan)(suan)的(de)(de)作(zuo)(zuo)用而生(sheng)產(chan)(chan)出來的(de)(de)。尿(niao)素生(sheng)產(chan)(chan)的(de)(de)龍頭企(qi)業公司是(shi)斯塔米卡邦（Stamicarbon）（現(xian)為MaireTecnimont公司的(de)(de)子公司），該公司一直與(yu)Uhde公司和(he)Sandvik公司合作(zuo)(zuo)開發新的(de)(de)生(sheng)產(chan)(chan)工藝。
化肥生產(chan)主(zhu)要集中(zhong)在阿根廷、巴西、中(zhong)國(guo)(guo)、印(yin)度和其他亞太(tai)地(di)區國(guo)(guo)家，中(zhong)東和俄(e)羅斯。這并不(bu)奇怪，這些(xie)國(guo)(guo)家正在經(jing)歷(li)著經(jing)濟快速增長，有些(xie)國(guo)(guo)家還經(jing)歷(li)著食品價格飛(fei)漲。投資規模可說明這一點，印(yin)度農民化肥合作公司（IFFCO）計劃未來三年在印(yin)度投資12億～13億美元進(jin)行擴(kuo)建(jian)。
三、不銹鋼(gang)
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(ao)氏體不銹鋼(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
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(bu)銹鋼(gang) 。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(an)
在氨(an)生產工(gong)藝中(zhong)，絕(jue)大部分(fen)工(gong)藝的(de)(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)為中(zhong)等腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)，所(suo)以一般(ban)采(cai)用(yong)300和(he)(he)400系列不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)。這(zhe)些鋼(gang)(gang)(gang)種(zhong)用(yong)于制造重整(zheng)器(qi)，二氧化(hua)碳(tan)去(qu)除裝置(zhi)，氨(an)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)合(he)成，葉輪機械，冷(leng)卻裝置(zhi)和(he)(he)冷(leng)凝(ning)器(qi)。在氨(an)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)合(he)成過(guo)程中(zhong)，生成具(ju)有腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氨(an)基甲酸銨，所(suo)以需要使(shi)用(yong)耐(nai)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)能更好(hao)(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)種(zhong)，如ASTM 430，UNSS44625和(he)(he)UNS S44626。為了耐(nai)氯化(hua)物腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)，熱交換器(qi)采(cai)用(yong)雙相(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)。管道和(he)(he)儲罐可采(cai)用(yong)Outokumpu公司生產的(de)(de)(de)(de)(de)(de)經濟型(xing)雙相(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)LDX 2101，這(zhe)種(zhong)雙相(xiang)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)力學性(xing)能好(hao)(hao)，可降低使(shi)用(yong)材料的(de)(de)(de)(de)(de)(de)壁厚，節約材料和(he)(he)制造費用(yong)，而且該鋼(gang)(gang)(gang)種(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)能（耐(nai)點蝕(shi)和(he)(he)應(ying)力腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)斷裂(lie)）優于標(biao)準的(de)(de)(de)(de)(de)(de)300系列不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)。
4. 尿(niao)素
近年來，制造尿素(su)生(sheng)產設備采用的標準鋼種是(shi)(shi)改進型316L，即316L MOD或316L Urea，腐蝕性較嚴(yan)重(zhong)的區域采用的是(shi)(shi)更高合金含量的不(bu)(bu)銹(xiu)鋼，Urea25/22/2（25Cr，22Ni，2Mo），是(shi)(shi)低碳(tan)、低硅和高氮(dan)含量的改進型310L奧氏體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼。
在尿素(su)生(sheng)產(chan)中，腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)不僅受(shou)到氨(an)基(ji)甲酸酯(zhi)水平(ping)的(de)(de)(de)影(ying)(ying)響(xiang)，而且(qie)還受(shou)到氨(an)與二(er)氧(yang)化碳(tan)比的(de)(de)(de)影(ying)(ying)響(xiang)和(he)(he)氧(yang)含量的(de)(de)(de)影(ying)(ying)響(xiang)。缺少氧(yang)氣(qi)會使不銹(xiu)鋼發生(sheng)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)，所以最好使用(yong)(yong)耐(nai)最低氧(yang)含量的(de)(de)(de)鋼種(zhong)，如Urea25/22/2。Sandvik2RE69TM是Urea25/22/2的(de)(de)(de)改進型，可(ke)用(yong)(yong)于(yu)尿素(su)生(sheng)產(chan)工(gong)藝中條件最苛(ke)刻的(de)(de)(de)區域(yu)。印度(du)農民化肥合(he)作公(gong)司（IFFCO）位于(yu)Kalol的(de)(de)(de)尿素(su)廠(chang)的(de)(de)(de)氣(qi)提(ti)塔中的(de)(de)(de)管道就是采用(yong)(yong)這(zhe)種(zhong)材料制造(zao)的(de)(de)(de)，氣(qi)提(ti)塔內(nei)的(de)(de)(de)壓力和(he)(he)溫度(du)是最高的(de)(de)(de)。管道已使用(yong)(yong)了(le)25年以上(shang)。還有(you)一(yi)種(zhong)雙(shuang)相鋼種(zhong)可(ke)用(yong)(yong)于(yu)制造(zao)尿素(su)生(sheng)產(chan)設備，這(zhe)就是住(zhu)友金屬工(gong)業和(he)(he)東洋工(gong)程公(gong)司生(sheng)產(chan)的(de)(de)(de)DP28WTM。這(zhe)種(zhong)雙(shuang)相鋼的(de)(de)(de)鉻含量高，鎳含量較低，所以具有(you)良好的(de)(de)(de)再(zai)鈍化性能，而且(qie)非(fei)常耐(nai)應(ying)力腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)斷裂和(he)(he)氨(an)甲酸溶液(ye)和(he)(he)氯化物溶液(ye)的(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)。
Sandvik公司和斯塔米(mi)卡邦（Stamicarbon）公司合作開發了一種用于現代尿素(su)廠無氧環境的先(xian)進雙相(xiang)鋼(gang)SafurexTM。通過采(cai)用雙相(xiang)鋼(gang)SafurexTM，斯塔米(mi)卡邦（Stamicarbon）公司對尿素(su)生產工藝進行簡(jian)化，去掉了風機、氫氣(qi)轉換器(qi)(qi)、高(gao)壓洗滌器(qi)(qi)和高(gao)壓氨(an)噴射器(qi)(qi)。
在(zai)尿素生產(chan)過程中，氨（NH3）氣提(ti)塔通常是采(cai)(cai)用(yong)鈦制(zhi)造的(de)。但是，為(wei)(wei)防止鈦被沖蝕(shi)，需(xu)要為(wei)(wei)鈦加一(yi)層(ceng)覆層(ceng)。為(wei)(wei)了(le)解(jie)決這(zhe)一(yi)問題，Snamprogetti公(gong)司(si)（Saipem公(gong)司(si)的(de)下(xia)屬公(gong)司(si)）與(yu)ATI Wahchang公(gong)司(si)合作開(kai)發(fa)出了(le)OmegabondTM先進管(guan)道(dao)(dao)，在(zai)這(zhe)種(zhong)管(guan)道(dao)(dao)中，利(li)用(yong)固態(tai)接合技(ji)術將鋯粘結到(dao)了(le)鈦上(shang)(shang)。海灣石化公(gong)司(si)（GPIC）首(shou)先在(zai)巴林的(de)大型設備上(shang)(shang)采(cai)(cai)用(yong)了(le)這(zhe)種(zhong)管(guan)道(dao)(dao)（該設備于2009年(nian)投產(chan)運行），后來又有(you)兩家(jia)公(gong)司(si)采(cai)(cai)用(yong)了(le)這(zhe)種(zhong)管(guan)道(dao)(dao)。
四、結論
糧(liang)食是人類的基本需(xu)求，同時(shi)對人造(zao)化(hua)肥(fei)的依賴繼續增(zeng)加，這是不銹鋼(gang)的現成市場(chang)。然而，僅提供(gong)產品(pin)，等待(dai)用(yong)戶(hu)上門訂貨還遠遠不夠。只(zhi)有(you)鋼(gang)鐵生產廠家與(yu)用(yong)戶(hu)密切合作(zuo)才會達到雙(shuang)贏。這些合作(zuo)為我們的未來提供(gong)了(le)樣(yang)板，不僅是在化(hua)肥(fei)生產領(ling)域(yu)，而且在整個加工制造(zao)領(ling)域(yu)。
