一(yi)、植物營養
植(zhi)物(wu)的(de)(de)營養主要(yao)來自約(yue)19種(zhong)元(yuan)素(su)（不包(bao)括空(kong)氣中(zhong)的(de)(de)碳(tan)和(he)氧以及土壤中(zhong)的(de)(de)水）。這(zhe)些元(yuan)素(su)大致分為(wei)兩類(lei)：（植(zhi)物(wu)大量(liang)(liang)需(xu)要(yao)的(de)(de)）大量(liang)(liang)營養元(yuan)素(su)和(he)（植(zhi)物(wu)微量(liang)(liang)需(xu)要(yao)的(de)(de)）微量(liang)(liang)營養元(yuan)素(su)。三種(zhong)主要(yao)的(de)(de)大量(liang)(liang)營養元(yuan)素(su)是氮、磷(lin)和(he)鉀(jia)。農(nong)作物(wu)的(de)(de)產量(liang)(liang)主要(yao)取決于(yu)土壤中(zhong)的(de)(de)這(zhe)三種(zhong)元(yuan)素(su)，但是，需(xu)要(yao)把(ba)它們(men)轉換為(wei)植(zhi)物(wu)可吸收的(de)(de)形(xing)式(shi)。這(zhe)就是化肥的(de)(de)作用。
1. 化肥的種類
幾(ji)個世(shi)紀(ji)以來農(nong)民種地(di)采(cai)用(yong)的(de)(de)是有機(ji)肥(fei)，開采(cai)的(de)(de)無機(ji)肥(fei)料非(fei)常有限。隨著英國農(nong)業革(ge)(ge)命(ming)和后來20世(shi)紀(ji)的(de)(de)綠色革(ge)(ge)命(ming)，人(ren)類越(yue)來越(yue)多地(di)依賴人(ren)造無機(ji)肥(fei)料。目前，全球有三(san)分之一(yi)的(de)(de)人(ren)口食用(yong)的(de)(de)糧食是采(cai)用(yong)人(ren)造氮(dan)生產的(de)(de)。
2. 化肥供(gong)應(ying)鏈
無機化(hua)肥的(de)(de)生產是化(hua)學供(gong)應鏈中(zhong)的(de)(de)一種化(hua)工過程(cheng)。我們(men)可簡(jian)單地看一下(xia)這三種大量元素在工藝中(zhong)所起的(de)(de)作用。
二、化肥
1. 磷
作為ATP的組分(fen)之(zhi)一，磷在(zai)植物(wu)的光合作用(yong)中(zhong)起(qi)著(zhu)至關重要的作用(yong)。磷是(shi)用(yong)來生產磷肥的，是(shi)從(cong)含(han)磷酸鹽礦物(wu)中(zhong)開(kai)采出來的。在(zai)氮肥生產中(zhong)也使(shi)用(yong)磷酸。摩洛哥、中(zhong)國(guo)、南非(fei)、約(yue)旦和美國(guo)這五個(ge)國(guo)家控制著(zhu)全球磷酸鹽儲(chu)量的90%。現在(zai)人們擔心幾十年(nian)后磷的供應會耗(hao)盡。
2. 鉀
鉀(jia)(jia)對植物(wu)的(de)(de)水(shui)分調節(jie)和耐(nai)干旱非(fei)常重(zhong)要。化肥中所(suo)用的(de)(de)鉀(jia)(jia)是(shi)碳(tan)酸鉀(jia)(jia)。碳(tan)酸鉀(jia)(jia)是(shi)從含(han)碳(tan)酸鉀(jia)(jia)礦(kuang)物(wu)中可提(ti)取的(de)(de)各種礦(kuang)物(wu)鹽的(de)(de)總(zong)稱。碳(tan)酸鉀(jia)(jia)最大(da)的(de)(de)生(sheng)產國家是(shi)加拿大(da)、俄羅(luo)斯(si)和白俄羅(luo)斯(si)。鉀(jia)(jia)是(shi)地(di)殼中的(de)(de)第七大(da)元素(su)，但是(shi)，不斷(duan)增長(chang)的(de)(de)需求(qiu)導致其價格飛漲。
3. 氮
氮對所(suo)有的(de)(de)蛋白質都是非常重(zhong)要的(de)(de)。氮最常見于(yu)空氣中(zhong)(zhong)(zhong)，但是這(zhe)種(zhong)(zhong)形(xing)式的(de)(de)氮，植(zhi)物是無法(fa)吸(xi)收的(de)(de)。為(wei)了(le)便于(yu)植(zhi)物吸(xi)收，必(bi)須對氮進行(xing)“固(gu)定”或(huo)被土(tu)壤吸(xi)收。由于(yu)這(zhe)種(zhong)(zhong)自然(ran)生(sheng)成的(de)(de)氮供(gong)應不(bu)足，就出現了(le)提供(gong)各種(zhong)(zhong)無機氮肥——如硫酸氨，磷酸氨和各種(zhong)(zhong)以尿(niao)素為(wei)原(yuan)料的(de)(de)產(chan)(chan)品(pin)——的(de)(de)產(chan)(chan)業(ye)，尿(niao)素可自然(ran)生(sheng)成（如哺乳(ru)類動物的(de)(de)尿(niao)液中(zhong)(zhong)(zhong)）或(huo)從氨中(zhong)(zhong)(zhong)提取，就是在化(hua)(hua)學反(fan)應中(zhong)(zhong)(zhong)通過哈柏博施法(fa)進行(xing)生(sheng)產(chan)(chan)。尿(niao)素和其(qi)前身氨除用(yong)于(yu)化(hua)(hua)肥外(wai)，還用(yong)于(yu)其(qi)他化(hua)(hua)工(gong)產(chan)(chan)品(pin)中(zhong)(zhong)(zhong)。
4. 氨
要(yao)(yao)生(sheng)產無(wu)機(ji)化肥，就(jiu)需(xu)要(yao)(yao)采用(yong)化工工藝。氨(an)是(shi)尿素和其(qi)他無(wu)機(ji)氮肥的(de)前身，它是(shi)采用(yong)哈柏博施法生(sheng)產的(de)，通(tong)過催化劑與蒸汽(qi)進(jin)行反應（蒸汽(qi)重整）生(sheng)成二(er)氧化碳、蒸汽(qi)和氫的(de)混合(he)物。最后(hou)采用(yong)鐵系催化劑，通(tong)過哈柏博施工藝來合(he)成氨(an)。
5. 尿素
在所有氮肥的(de)(de)組成中，尿(niao)素的(de)(de)氮含(han)量最高。尿(niao)素是氨和二氧化(hua)碳在壓力(li)150～220巴，溫度(du)范(fan)圍170～200℃的(de)(de)反應(ying)器中進行(xing)反應(ying)生(sheng)成的(de)(de)。反應(ying)過程(cheng)生(sheng)成的(de)(de)化(hua)學物(wu)氨基(ji)甲(jia)酸銨的(de)(de)腐蝕性很大。
6. 化肥(fei)產業
最(zui)常見的(de)無機(ji)化肥是磷肥、鉀肥和(he)氮(dan)肥。氮(dan)肥中的(de)一(yi)類磷酸氨(an)就是通過用硫酸將(jiang)磷酸化氨(an)與磷酸的(de)作(zuo)(zuo)用而生(sheng)(sheng)產出來的(de)。尿素生(sheng)(sheng)產的(de)龍頭企(qi)業公司(si)是斯塔(ta)米卡邦（Stamicarbon）（現為MaireTecnimont公司(si)的(de)子公司(si)），該公司(si)一(yi)直與Uhde公司(si)和(he)Sandvik公司(si)合(he)作(zuo)(zuo)開(kai)發新的(de)生(sheng)(sheng)產工藝。
化肥(fei)生(sheng)產(chan)主要集中(zhong)在阿(a)根廷、巴西、中(zhong)國(guo)、印度(du)和(he)其他亞太地(di)區國(guo)家，中(zhong)東和(he)俄羅斯。這并不奇怪，這些國(guo)家正在經歷著經濟(ji)快速增長，有些國(guo)家還(huan)經歷著食品價格飛漲。投資規模可(ke)說明這一點，印度(du)農(nong)民化肥(fei)合作(zuo)公司（IFFCO）計劃未來三年在印度(du)投資12億～13億美元進(jin)行擴(kuo)建。
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
硫酸生產一般采用300系列奧氏體不銹鋼，特別是304不銹(xiu)鋼、316L不(bu)銹鋼 和310S不銹鋼(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(suan)
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(gang)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)
在氨(an)生產工藝中，絕大部分工藝的(de)(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)性為中等腐(fu)蝕(shi)(shi)，所以(yi)(yi)一般采(cai)用(yong)(yong)300和(he)(he)400系列不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)。這些鋼(gang)(gang)種用(yong)(yong)于制(zhi)造重整器，二氧化(hua)碳去除裝(zhuang)置(zhi)，氨(an)的(de)(de)(de)(de)合成，葉輪機械，冷卻(que)裝(zhuang)置(zhi)和(he)(he)冷凝器。在氨(an)的(de)(de)(de)(de)合成過(guo)程中，生成具有腐(fu)蝕(shi)(shi)性的(de)(de)(de)(de)氨(an)基甲(jia)酸銨(an)，所以(yi)(yi)需(xu)要使用(yong)(yong)耐腐(fu)蝕(shi)(shi)性能更(geng)好(hao)的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)種，如ASTM 430，UNSS44625和(he)(he)UNS S44626。為了耐氯化(hua)物腐(fu)蝕(shi)(shi)，熱交換(huan)器采(cai)用(yong)(yong)雙相不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)。管道和(he)(he)儲罐可采(cai)用(yong)(yong)Outokumpu公司生產的(de)(de)(de)(de)經濟(ji)型雙相不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)LDX 2101，這種雙相鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)力學性能好(hao)，可降低使用(yong)(yong)材料(liao)的(de)(de)(de)(de)壁厚，節(jie)約材料(liao)和(he)(he)制(zhi)造費用(yong)(yong)，而且該鋼(gang)(gang)種的(de)(de)(de)(de)耐腐(fu)蝕(shi)(shi)性能（耐點蝕(shi)(shi)和(he)(he)應(ying)力腐(fu)蝕(shi)(shi)斷裂）優于標準的(de)(de)(de)(de)300系列不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)。
4. 尿素(su)
近(jin)年來(lai)，制(zhi)造(zao)尿素生產設備采用的標準鋼(gang)種是(shi)(shi)改(gai)進型(xing)316L，即(ji)316L MOD或316L Urea，腐蝕性較(jiao)嚴重的區域采用的是(shi)(shi)更(geng)高合金含(han)量的不銹(xiu)鋼(gang)，Urea25/22/2（25Cr，22Ni，2Mo），是(shi)(shi)低碳(tan)、低硅(gui)和高氮含(han)量的改(gai)進型(xing)310L奧氏(shi)體不銹(xiu)鋼(gang)。
在尿素(su)(su)生產(chan)中(zhong)，腐蝕不(bu)僅受到氨(an)基甲酸酯水平的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)(xiang)，而且還受到氨(an)與二氧化碳比的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)(xiang)和(he)氧含(han)(han)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)(xiang)。缺(que)少氧氣會使(shi)不(bu)銹鋼發(fa)生腐蝕，所(suo)以(yi)最(zui)好使(shi)用耐最(zui)低氧含(han)(han)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鋼種(zhong)，如Urea25/22/2。Sandvik2RE69TM是Urea25/22/2的(de)(de)(de)(de)(de)(de)改進型(xing)，可用于尿素(su)(su)生產(chan)工(gong)藝中(zhong)條件最(zui)苛刻的(de)(de)(de)(de)(de)(de)區域。印度農民化肥(fei)合作公司(si)（IFFCO）位于Kalol的(de)(de)(de)(de)(de)(de)尿素(su)(su)廠的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氣提塔中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)管(guan)道(dao)就是采用這種(zhong)材料(liao)制(zhi)造的(de)(de)(de)(de)(de)(de)，氣提塔內的(de)(de)(de)(de)(de)(de)壓(ya)力(li)和(he)溫度是最(zui)高(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。管(guan)道(dao)已使(shi)用了25年(nian)以(yi)上。還有一種(zhong)雙相(xiang)鋼種(zhong)可用于制(zhi)造尿素(su)(su)生產(chan)設備，這就是住友金(jin)屬工(gong)業和(he)東洋工(gong)程公司(si)生產(chan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)DP28WTM。這種(zhong)雙相(xiang)鋼的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鉻(ge)含(han)(han)量(liang)高(gao)，鎳含(han)(han)量(liang)較低，所(suo)以(yi)具有良好的(de)(de)(de)(de)(de)(de)再鈍化性能，而且非常耐應(ying)力(li)腐蝕斷裂和(he)氨(an)甲酸溶(rong)(rong)液(ye)和(he)氯(lv)化物溶(rong)(rong)液(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)腐蝕。
Sandvik公司(si)和斯(si)塔米卡邦（Stamicarbon）公司(si)合作開發了一種(zhong)用(yong)于現(xian)代尿素(su)廠(chang)無氧環境(jing)的先(xian)進(jin)雙(shuang)相鋼(gang)SafurexTM。通過采用(yong)雙(shuang)相鋼(gang)SafurexTM，斯(si)塔米卡邦（Stamicarbon）公司(si)對尿素(su)生產工藝進(jin)行(xing)簡化，去掉了風機、氫氣轉換(huan)器(qi)、高壓洗(xi)滌器(qi)和高壓氨(an)噴射器(qi)。
在(zai)(zai)尿(niao)素生(sheng)產過(guo)程(cheng)中，氨（NH3）氣提塔通常是(shi)采(cai)(cai)用(yong)(yong)鈦制造(zao)的(de)(de)。但(dan)是(shi)，為防止鈦被沖蝕，需(xu)要為鈦加(jia)一層(ceng)覆層(ceng)。為了解決這(zhe)一問題(ti)，Snamprogetti公司(si)（Saipem公司(si)的(de)(de)下(xia)屬公司(si)）與(yu)ATI Wahchang公司(si)合(he)作開發(fa)出(chu)了OmegabondTM先(xian)進管(guan)(guan)(guan)道，在(zai)(zai)這(zhe)種管(guan)(guan)(guan)道中，利用(yong)(yong)固(gu)態接(jie)合(he)技(ji)術將鋯粘結到(dao)了鈦上(shang)。海(hai)灣(wan)石(shi)化(hua)公司(si)（GPIC）首先(xian)在(zai)(zai)巴林(lin)的(de)(de)大型(xing)設(she)備(bei)上(shang)采(cai)(cai)用(yong)(yong)了這(zhe)種管(guan)(guan)(guan)道（該(gai)設(she)備(bei)于2009年投(tou)產運行），后來(lai)又有兩家(jia)公司(si)采(cai)(cai)用(yong)(yong)了這(zhe)種管(guan)(guan)(guan)道。
四、結論(lun)
糧食(shi)是(shi)人類的(de)(de)基本需求，同(tong)時(shi)對(dui)人造(zao)化肥(fei)的(de)(de)依賴繼續(xu)增加，這是(shi)不銹鋼(gang)的(de)(de)現成市場。然而(er)，僅(jin)提(ti)供產品(pin)，等待用(yong)戶(hu)上門訂貨(huo)還遠遠不夠。只有鋼(gang)鐵生產廠家(jia)與用(yong)戶(hu)密切合作才(cai)會(hui)達到(dao)雙贏(ying)。這些合作為我們(men)的(de)(de)未來提(ti)供了樣(yang)板，不僅(jin)是(shi)在(zai)化肥(fei)生產領域(yu)，而(er)且在(zai)整個(ge)加工制造(zao)領域(yu)。
