一、植物營(ying)養(yang)


    植物的(de)(de)(de)營(ying)(ying)養主(zhu)要(yao)來自約19種元(yuan)素（不包括空氣中的(de)(de)(de)碳和氧以及土壤(rang)中的(de)(de)(de)水）。這(zhe)些元(yuan)素大(da)致分為兩類：（植物大(da)量(liang)需要(yao)的(de)(de)(de)）大(da)量(liang)營(ying)(ying)養元(yuan)素和（植物微(wei)量(liang)需要(yao)的(de)(de)(de)）微(wei)量(liang)營(ying)(ying)養元(yuan)素。三種主(zhu)要(yao)的(de)(de)(de)大(da)量(liang)營(ying)(ying)養元(yuan)素是(shi)氮、磷和鉀。農(nong)作(zuo)物的(de)(de)(de)產量(liang)主(zhu)要(yao)取決于(yu)土壤(rang)中的(de)(de)(de)這(zhe)三種元(yuan)素，但是(shi)，需要(yao)把它們轉(zhuan)換為植物可吸收的(de)(de)(de)形式(shi)。這(zhe)就是(shi)化肥(fei)的(de)(de)(de)作(zuo)用。


1. 化肥的種類


    幾個世紀(ji)以來農民種地采(cai)用(yong)的是(shi)有機(ji)肥(fei)(fei)，開采(cai)的無機(ji)肥(fei)(fei)料非(fei)常有限。隨(sui)著英國農業革(ge)(ge)命和后來20世紀(ji)的綠色革(ge)(ge)命，人(ren)類(lei)越(yue)來越(yue)多地依(yi)賴(lai)人(ren)造無機(ji)肥(fei)(fei)料。目前，全球有三分之(zhi)一的人(ren)口(kou)食用(yong)的糧(liang)食是(shi)采(cai)用(yong)人(ren)造氮(dan)生產的。


2. 化肥供(gong)應鏈


    無機化肥的生產是化學供(gong)應鏈中(zhong)的一種(zhong)化工(gong)過(guo)程。我們可簡單(dan)地看(kan)一下這三種(zhong)大量元素在(zai)工(gong)藝(yi)中(zhong)所起的作(zuo)用。



二、化(hua)肥(fei)



1. 磷

   

   作(zuo)為ATP的(de)組(zu)分之(zhi)一(yi)，磷(lin)在植物(wu)的(de)光(guang)合(he)作(zuo)用(yong)中起著至關重要的(de)作(zuo)用(yong)。磷(lin)是用(yong)來生產磷(lin)肥(fei)的(de)，是從含(han)磷(lin)酸(suan)鹽(yan)(yan)礦物(wu)中開(kai)采出(chu)來的(de)。在氮(dan)肥(fei)生產中也(ye)使用(yong)磷(lin)酸(suan)。摩洛哥、中國(guo)、南非、約旦和美國(guo)這五個國(guo)家控制著全球磷(lin)酸(suan)鹽(yan)(yan)儲(chu)量(liang)的(de)90%。現在人們擔(dan)心(xin)幾十(shi)年后(hou)磷(lin)的(de)供應會耗盡。



2. 鉀


  鉀對(dui)植(zhi)物(wu)的水分調節和耐干旱非(fei)常重(zhong)要。化(hua)肥(fei)中所用的鉀是(shi)碳(tan)酸鉀。碳(tan)酸鉀是(shi)從含碳(tan)酸鉀礦物(wu)中可提取的各種(zhong)礦物(wu)鹽的總稱。碳(tan)酸鉀最大(da)的生產國家是(shi)加拿大(da)、俄(e)(e)羅斯和白俄(e)(e)羅斯。鉀是(shi)地殼中的第七大(da)元(yuan)素，但是(shi)，不斷(duan)增長的需求導(dao)致(zhi)其(qi)價格飛漲(zhang)。



3. 氮

    

  氮(dan)對所有的(de)(de)(de)蛋白(bai)質都是(shi)(shi)非常重要(yao)的(de)(de)(de)。氮(dan)最常見于(yu)空氣中(zhong)，但是(shi)(shi)這種形式的(de)(de)(de)氮(dan)，植物(wu)是(shi)(shi)無(wu)法吸收的(de)(de)(de)。為了便于(yu)植物(wu)吸收，必須(xu)對氮(dan)進(jin)行“固定”或被土(tu)壤吸收。由于(yu)這種自然生成(cheng)的(de)(de)(de)氮(dan)供應不足(zu)，就出現了提供各種無(wu)機氮(dan)肥(fei)——如硫酸氨(an)，磷酸氨(an)和(he)各種以尿(niao)素為原料的(de)(de)(de)產品(pin)——的(de)(de)(de)產業，尿(niao)素可(ke)自然生成(cheng)（如哺乳(ru)類動物(wu)的(de)(de)(de)尿(niao)液(ye)中(zhong)）或從氨(an)中(zhong)提取，就是(shi)(shi)在化學反應中(zhong)通過哈柏博(bo)施(shi)法進(jin)行生產。尿(niao)素和(he)其(qi)前身氨(an)除用于(yu)化肥(fei)外(wai)，還(huan)用于(yu)其(qi)他化工產品(pin)中(zhong)。


4. 氨

    

  要(yao)生產(chan)無機(ji)化肥，就(jiu)需(xu)要(yao)采用化工(gong)工(gong)藝(yi)。氨是(shi)尿素(su)和其他無機(ji)氮肥的(de)前身，它(ta)是(shi)采用哈(ha)柏博施法生產(chan)的(de)，通過(guo)催化劑與蒸汽進行反應(ying)（蒸汽重整）生成(cheng)二氧化碳、蒸汽和氫的(de)混合物。最后采用鐵系催化劑，通過(guo)哈(ha)柏博施工(gong)藝(yi)來合成(cheng)氨。



5. 尿素

   

 在(zai)所有氮(dan)(dan)肥(fei)的(de)組成中(zhong)，尿(niao)素的(de)氮(dan)(dan)含(han)量最(zui)高。尿(niao)素是氨(an)和二(er)氧化碳在(zai)壓力150～220巴，溫度范圍170～200℃的(de)反(fan)(fan)應(ying)(ying)器中(zhong)進行反(fan)(fan)應(ying)(ying)生(sheng)成的(de)。反(fan)(fan)應(ying)(ying)過程生(sheng)成的(de)化學物氨(an)基甲酸銨的(de)腐蝕性很大。


6. 化肥產業(ye)

  

  最常(chang)見的(de)無機化肥(fei)是(shi)磷肥(fei)、鉀肥(fei)和氮(dan)肥(fei)。氮(dan)肥(fei)中的(de)一類磷酸氨就(jiu)是(shi)通過用硫酸將磷酸化氨與磷酸的(de)作(zuo)(zuo)用而生產出來的(de)。尿素生產的(de)龍頭企業(ye)公(gong)(gong)司(si)是(shi)斯塔米卡邦（Stamicarbon）（現為MaireTecnimont公(gong)(gong)司(si)的(de)子公(gong)(gong)司(si)），該(gai)公(gong)(gong)司(si)一直與Uhde公(gong)(gong)司(si)和Sandvik公(gong)(gong)司(si)合作(zuo)(zuo)開發新的(de)生產工藝。

   

 化肥生(sheng)產主要集中(zhong)在阿根廷、巴西、中(zhong)國(guo)、印(yin)(yin)度(du)(du)和(he)其他亞太(tai)地區(qu)國(guo)家，中(zhong)東和(he)俄(e)羅斯(si)。這并不(bu)奇怪(guai)，這些(xie)國(guo)家正在經歷(li)著經濟快速增(zeng)長，有些(xie)國(guo)家還經歷(li)著食品(pin)價格飛漲。投資(zi)(zi)規(gui)模可(ke)說明(ming)這一點，印(yin)(yin)度(du)(du)農(nong)民化肥合作公(gong)司（IFFCO）計劃未來三年在印(yin)(yin)度(du)(du)投資(zi)(zi)12億(yi)～13億(yi)美元(yuan)進行擴建。



三(san)、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(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(gang)。Sulzer公司提供磷酸生產中所需的，由654 SMO 超(chao)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(xiu)鋼(gang)） 媲美。


3. 氨

    

  在氨生(sheng)產工藝中，絕(jue)大(da)部分(fen)工藝的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)為(wei)(wei)中等腐(fu)(fu)蝕(shi)，所以一般采用(yong)300和400系(xi)列不(bu)銹(xiu)鋼(gang)。這些鋼(gang)種(zhong)用(yong)于制造重(zhong)整器(qi)，二氧(yang)化碳去除裝置(zhi)，氨的(de)(de)合成(cheng)，葉輪機(ji)械，冷卻裝置(zhi)和冷凝器(qi)。在氨的(de)(de)合成(cheng)過(guo)程中，生(sheng)成(cheng)具有腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)的(de)(de)氨基甲酸銨，所以需(xu)要使用(yong)耐(nai)(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)能(neng)更好(hao)的(de)(de)鋼(gang)種(zhong)，如ASTM 430，UNSS44625和UNS S44626。為(wei)(wei)了耐(nai)(nai)氯化物腐(fu)(fu)蝕(shi)，熱交換器(qi)采用(yong)雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)。管道和儲(chu)罐可(ke)采用(yong)Outokumpu公司生(sheng)產的(de)(de)經(jing)濟型雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)LDX 2101，這種(zhong)雙相(xiang)鋼(gang)的(de)(de)力(li)學性(xing)能(neng)好(hao)，可(ke)降低使用(yong)材料的(de)(de)壁厚，節約材料和制造費用(yong)，而且(qie)該鋼(gang)種(zhong)的(de)(de)耐(nai)(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)能(neng)（耐(nai)(nai)點蝕(shi)和應(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)斷裂）優于標(biao)準(zhun)的(de)(de)300系(xi)列不(bu)銹(xiu)鋼(gang)。


4. 尿素

    

 近年來(lai)，制造(zao)尿素生產(chan)設備(bei)采用(yong)(yong)的(de)標準鋼(gang)種是(shi)改進型(xing)316L，即316L MOD或(huo)316L Urea，腐蝕性較(jiao)嚴重的(de)區域采用(yong)(yong)的(de)是(shi)更(geng)高(gao)合金(jin)含量(liang)的(de)不銹鋼(gang)，Urea25/22/2（25Cr，22Ni，2Mo），是(shi)低碳、低硅和高(gao)氮含量(liang)的(de)改進型(xing)310L奧氏體不銹鋼(gang)。

   

  在尿素生(sheng)(sheng)產(chan)中(zhong)，腐(fu)蝕(shi)不僅受(shou)到氨(an)基甲酸(suan)酯水(shui)平的(de)(de)(de)(de)影(ying)響，而且還受(shou)到氨(an)與二氧(yang)化(hua)碳比的(de)(de)(de)(de)影(ying)響和氧(yang)含(han)(han)(han)量的(de)(de)(de)(de)影(ying)響。缺少氧(yang)氣(qi)會使不銹鋼發生(sheng)(sheng)腐(fu)蝕(shi)，所(suo)以(yi)最好使用(yong)耐最低(di)氧(yang)含(han)(han)(han)量的(de)(de)(de)(de)鋼種(zhong)，如(ru)Urea25/22/2。Sandvik2RE69TM是Urea25/22/2的(de)(de)(de)(de)改進型，可(ke)用(yong)于(yu)尿素生(sheng)(sheng)產(chan)工(gong)藝中(zhong)條件最苛刻的(de)(de)(de)(de)區域。印度(du)農民化(hua)肥合(he)作(zuo)公(gong)司(si)（IFFCO）位于(yu)Kalol的(de)(de)(de)(de)尿素廠的(de)(de)(de)(de)氣(qi)提塔中(zhong)的(de)(de)(de)(de)管道(dao)(dao)就(jiu)是采用(yong)這種(zhong)材料制造的(de)(de)(de)(de)，氣(qi)提塔內的(de)(de)(de)(de)壓力和溫度(du)是最高的(de)(de)(de)(de)。管道(dao)(dao)已使用(yong)了25年(nian)以(yi)上。還有(you)一(yi)種(zhong)雙相鋼種(zhong)可(ke)用(yong)于(yu)制造尿素生(sheng)(sheng)產(chan)設備，這就(jiu)是住(zhu)友金屬(shu)工(gong)業(ye)和東洋(yang)工(gong)程(cheng)公(gong)司(si)生(sheng)(sheng)產(chan)的(de)(de)(de)(de)DP28WTM。這種(zhong)雙相鋼的(de)(de)(de)(de)鉻含(han)(han)(han)量高，鎳(nie)含(han)(han)(han)量較低(di)，所(suo)以(yi)具有(you)良好的(de)(de)(de)(de)再鈍化(hua)性能，而且非常耐應力腐(fu)蝕(shi)斷(duan)裂(lie)和氨(an)甲酸(suan)溶液(ye)和氯化(hua)物溶液(ye)的(de)(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)。

    

  Sandvik公司和斯塔米(mi)卡(ka)邦（Stamicarbon）公司合(he)作(zuo)開發了一種(zhong)用于現代(dai)尿(niao)素廠無氧環境的先進雙(shuang)(shuang)相(xiang)鋼SafurexTM。通(tong)過采用雙(shuang)(shuang)相(xiang)鋼SafurexTM，斯塔米(mi)卡(ka)邦（Stamicarbon）公司對尿(niao)素生(sheng)產工(gong)藝進行(xing)簡化，去(qu)掉了風機、氫氣轉換(huan)器、高壓洗滌器和高壓氨(an)噴射器。

    

  在(zai)尿(niao)素生產過程中(zhong)，氨（NH3）氣提塔通常(chang)是(shi)采用(yong)(yong)鈦制造(zao)的(de)。但是(shi)，為防止鈦被沖蝕，需(xu)要為鈦加一(yi)層(ceng)覆層(ceng)。為了解(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(yu)ATI Wahchang公(gong)司(si)(si)合作開發出了OmegabondTM先進管道(dao)(dao)，在(zai)這(zhe)種(zhong)管道(dao)(dao)中(zhong)，利(li)用(yong)(yong)固態接合技術將鋯粘結到了鈦上(shang)。海灣石化(hua)公(gong)司(si)(si)（GPIC）首先在(zai)巴(ba)林的(de)大型設(she)備上(shang)采用(yong)(yong)了這(zhe)種(zhong)管道(dao)(dao)（該(gai)設(she)備于2009年投產運行），后(hou)來又有兩家公(gong)司(si)(si)采用(yong)(yong)了這(zhe)種(zhong)管道(dao)(dao)。


四、結論


    糧食是人類(lei)的(de)(de)基本需求，同時(shi)對人造(zao)化(hua)肥的(de)(de)依賴繼續增加，這是不(bu)銹鋼的(de)(de)現成市場。然而，僅提供產品，等(deng)待用戶(hu)上門訂貨(huo)還遠(yuan)遠(yuan)不(bu)夠。只有鋼鐵生產廠家與用戶(hu)密切合(he)作才(cai)會達到雙(shuang)贏。這些合(he)作為我們的(de)(de)未來提供了(le)樣板，不(bu)僅是在化(hua)肥生產領域，而且在整(zheng)個(ge)加工制造(zao)領域。