一、植(zhi)物營養


    植物(wu)(wu)的(de)(de)營養主(zhu)要(yao)(yao)來(lai)自約19種元素（不包括(kuo)空氣中的(de)(de)碳和氧(yang)以及土(tu)壤中的(de)(de)水）。這些元素大(da)致分為兩類：（植物(wu)(wu)大(da)量(liang)需要(yao)(yao)的(de)(de)）大(da)量(liang)營養元素和（植物(wu)(wu)微量(liang)需要(yao)(yao)的(de)(de)）微量(liang)營養元素。三種主(zhu)要(yao)(yao)的(de)(de)大(da)量(liang)營養元素是氮(dan)、磷和鉀。農作物(wu)(wu)的(de)(de)產(chan)量(liang)主(zhu)要(yao)(yao)取決于土(tu)壤中的(de)(de)這三種元素，但(dan)是，需要(yao)(yao)把它們轉換為植物(wu)(wu)可吸(xi)收的(de)(de)形式。這就是化肥(fei)的(de)(de)作用(yong)。


1. 化肥的(de)種類


    幾個世紀以來農(nong)民種地(di)采用(yong)的(de)是(shi)有機(ji)肥，開(kai)采的(de)無(wu)(wu)機(ji)肥料非常有限。隨著英國農(nong)業革(ge)命和后來20世紀的(de)綠色革(ge)命，人(ren)類越來越多地(di)依賴人(ren)造無(wu)(wu)機(ji)肥料。目前(qian)，全球有三分之一的(de)人(ren)口(kou)食用(yong)的(de)糧食是(shi)采用(yong)人(ren)造氮(dan)生產(chan)的(de)。


2. 化肥供應(ying)鏈(lian)


    無機(ji)化肥的(de)生(sheng)產是化學供應鏈中的(de)一種化工過(guo)程(cheng)。我(wo)們(men)可簡(jian)單(dan)地看一下這三(san)種大量元素在工藝中所起的(de)作用。



二、化肥



1. 磷

   

   作(zuo)為ATP的(de)(de)組分(fen)之一(yi)，磷(lin)在(zai)植物的(de)(de)光合作(zuo)用中(zhong)(zhong)起著(zhu)至關(guan)重(zhong)要的(de)(de)作(zuo)用。磷(lin)是用來生產(chan)磷(lin)肥(fei)的(de)(de)，是從含磷(lin)酸鹽礦物中(zhong)(zhong)開采出來的(de)(de)。在(zai)氮(dan)肥(fei)生產(chan)中(zhong)(zhong)也使(shi)用磷(lin)酸。摩洛(luo)哥(ge)、中(zhong)(zhong)國、南非、約旦和美國這五個國家控制著(zhu)全球磷(lin)酸鹽儲量的(de)(de)90%。現在(zai)人們擔心幾十年后磷(lin)的(de)(de)供應會耗盡(jin)。



2. 鉀(jia)


  鉀(jia)對植(zhi)物(wu)的(de)(de)水(shui)分調節和(he)耐干旱(han)非常重要。化肥(fei)中(zhong)所用的(de)(de)鉀(jia)是(shi)碳(tan)酸鉀(jia)。碳(tan)酸鉀(jia)是(shi)從含碳(tan)酸鉀(jia)礦物(wu)中(zhong)可提取(qu)的(de)(de)各種礦物(wu)鹽的(de)(de)總(zong)稱(cheng)。碳(tan)酸鉀(jia)最大(da)的(de)(de)生產國家是(shi)加拿大(da)、俄(e)羅斯(si)和(he)白俄(e)羅斯(si)。鉀(jia)是(shi)地殼中(zhong)的(de)(de)第(di)七大(da)元素，但是(shi)，不斷增長的(de)(de)需求(qiu)導(dao)致其(qi)價格(ge)飛漲。



3. 氮(dan)

    

  氮(dan)對所有(you)的(de)蛋白質(zhi)都是(shi)非常(chang)重要(yao)的(de)。氮(dan)最常(chang)見于(yu)空氣中(zhong)，但是(shi)這種(zhong)形(xing)式的(de)氮(dan)，植物是(shi)無法吸(xi)收(shou)的(de)。為(wei)了便于(yu)植物吸(xi)收(shou)，必須對氮(dan)進(jin)行“固(gu)定”或被土壤吸(xi)收(shou)。由于(yu)這種(zhong)自然(ran)生成的(de)氮(dan)供(gong)應(ying)不足，就出(chu)現(xian)了提供(gong)各種(zhong)無機氮(dan)肥——如硫酸氨(an)，磷酸氨(an)和各種(zhong)以尿素(su)為(wei)原料的(de)產(chan)品——的(de)產(chan)業(ye)，尿素(su)可自然(ran)生成（如哺乳類(lei)動物的(de)尿液(ye)中(zhong)）或從(cong)氨(an)中(zhong)提取，就是(shi)在化學(xue)反應(ying)中(zhong)通過(guo)哈柏博施法進(jin)行生產(chan)。尿素(su)和其前身氨(an)除用(yong)于(yu)化肥外，還用(yong)于(yu)其他化工產(chan)品中(zhong)。


4. 氨

    

  要生(sheng)產無機化肥，就需要采(cai)用化工(gong)(gong)工(gong)(gong)藝。氨(an)是尿素和其他(ta)無機氮肥的(de)(de)前(qian)身(shen)，它是采(cai)用哈(ha)柏(bo)(bo)博施(shi)法生(sheng)產的(de)(de)，通(tong)過催化劑與蒸汽進行反應(ying)（蒸汽重整）生(sheng)成(cheng)二氧(yang)化碳、蒸汽和氫(qing)的(de)(de)混合(he)(he)物。最后采(cai)用鐵系(xi)催化劑，通(tong)過哈(ha)柏(bo)(bo)博施(shi)工(gong)(gong)藝來(lai)合(he)(he)成(cheng)氨(an)。



5. 尿素

   

 在所有氮(dan)肥(fei)的(de)組成(cheng)中，尿(niao)素(su)的(de)氮(dan)含量最高。尿(niao)素(su)是氨和二氧化碳在壓(ya)力150～220巴，溫度范圍170～200℃的(de)反(fan)應(ying)器(qi)中進行(xing)反(fan)應(ying)生成(cheng)的(de)。反(fan)應(ying)過程生成(cheng)的(de)化學物氨基(ji)甲酸銨的(de)腐蝕性很(hen)大。


6. 化肥產業

  

  最常見的(de)無機化肥(fei)是磷肥(fei)、鉀肥(fei)和氮肥(fei)。氮肥(fei)中的(de)一類磷酸(suan)(suan)氨(an)就(jiu)是通過用硫(liu)酸(suan)(suan)將磷酸(suan)(suan)化氨(an)與(yu)磷酸(suan)(suan)的(de)作用而(er)生(sheng)(sheng)產出(chu)來的(de)。尿素生(sheng)(sheng)產的(de)龍頭(tou)企業公(gong)(gong)司是斯塔米卡邦（Stamicarbon）（現為MaireTecnimont公(gong)(gong)司的(de)子公(gong)(gong)司），該公(gong)(gong)司一直與(yu)Uhde公(gong)(gong)司和Sandvik公(gong)(gong)司合作開發新的(de)生(sheng)(sheng)產工藝(yi)。

   

 化(hua)肥(fei)生產主要集中(zhong)在阿根(gen)廷(ting)、巴西、中(zhong)國、印(yin)度(du)和(he)其他亞太地區國家，中(zhong)東和(he)俄羅斯(si)。這(zhe)并不奇怪(guai)，這(zhe)些(xie)國家正在經(jing)歷著(zhu)經(jing)濟(ji)快(kuai)速增(zeng)長，有些(xie)國家還經(jing)歷著(zhu)食品價(jia)格飛漲。投資規模可說明(ming)這(zhe)一點，印(yin)度(du)農民化(hua)肥(fei)合作公司（IFFCO）計劃未來(lai)三(san)年在印(yin)度(du)投資12億～13億美元進行擴建(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(ao)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(bu)銹鋼、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不銹(xiu)鋼） 媲美。


3. 氨

    

  在(zai)氨生(sheng)產工藝中，絕大部(bu)分工藝的(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性為中等腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)，所以(yi)一般(ban)采(cai)用(yong)300和(he)(he)400系列(lie)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)。這些(xie)鋼(gang)(gang)種(zhong)用(yong)于(yu)制(zhi)(zhi)造重(zhong)整器，二(er)氧化碳去除裝置，氨的(de)(de)(de)(de)合成，葉輪機械，冷(leng)卻裝置和(he)(he)冷(leng)凝(ning)器。在(zai)氨的(de)(de)(de)(de)合成過(guo)程中，生(sheng)成具有腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性的(de)(de)(de)(de)氨基甲酸銨，所以(yi)需要使(shi)用(yong)耐腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性能更好的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)種(zhong)，如ASTM 430，UNSS44625和(he)(he)UNS S44626。為了(le)耐氯化物腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)，熱交(jiao)換器采(cai)用(yong)雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)。管道和(he)(he)儲罐可采(cai)用(yong)Outokumpu公司生(sheng)產的(de)(de)(de)(de)經濟型雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)LDX 2101，這種(zhong)雙相(xiang)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)力學性能好，可降低使(shi)用(yong)材料的(de)(de)(de)(de)壁厚，節約材料和(he)(he)制(zhi)(zhi)造費用(yong)，而且(qie)該鋼(gang)(gang)種(zhong)的(de)(de)(de)(de)耐腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性能（耐點蝕(shi)(shi)和(he)(he)應力腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)斷裂）優于(yu)標準的(de)(de)(de)(de)300系列(lie)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)。


4. 尿(niao)素

    

 近年來，制造尿素生產設備(bei)采用的(de)標(biao)準鋼種是改(gai)進型316L，即316L MOD或(huo)316L Urea，腐蝕(shi)性較嚴重的(de)區域采用的(de)是更高合金含量(liang)的(de)不銹鋼，Urea25/22/2（25Cr，22Ni，2Mo），是低(di)碳、低(di)硅和(he)高氮含量(liang)的(de)改(gai)進型310L奧(ao)氏體不銹鋼。

   

  在尿素(su)生產(chan)中，腐蝕(shi)不僅受到(dao)(dao)氨(an)基甲(jia)酸(suan)酯水平的(de)(de)(de)影響(xiang)，而且還(huan)受到(dao)(dao)氨(an)與二氧(yang)化(hua)碳比的(de)(de)(de)影響(xiang)和(he)(he)氧(yang)含量(liang)的(de)(de)(de)影響(xiang)。缺(que)少氧(yang)氣(qi)會使(shi)(shi)(shi)不銹鋼發(fa)生腐蝕(shi)，所以最(zui)(zui)好使(shi)(shi)(shi)用耐(nai)最(zui)(zui)低(di)氧(yang)含量(liang)的(de)(de)(de)鋼種(zhong)，如Urea25/22/2。Sandvik2RE69TM是Urea25/22/2的(de)(de)(de)改進型，可用于尿素(su)生產(chan)工藝(yi)中條件最(zui)(zui)苛刻的(de)(de)(de)區域。印度農民(min)化(hua)肥合作公司(si)(si)（IFFCO）位(wei)于Kalol的(de)(de)(de)尿素(su)廠的(de)(de)(de)氣(qi)提(ti)塔中的(de)(de)(de)管道就是采用這種(zhong)材料制(zhi)造的(de)(de)(de)，氣(qi)提(ti)塔內(nei)的(de)(de)(de)壓力和(he)(he)溫度是最(zui)(zui)高的(de)(de)(de)。管道已(yi)使(shi)(shi)(shi)用了25年(nian)以上。還(huan)有(you)一種(zhong)雙(shuang)相鋼種(zhong)可用于制(zhi)造尿素(su)生產(chan)設(she)備(bei)，這就是住友(you)金屬工業和(he)(he)東洋工程公司(si)(si)生產(chan)的(de)(de)(de)DP28WTM。這種(zhong)雙(shuang)相鋼的(de)(de)(de)鉻(ge)含量(liang)高，鎳含量(liang)較低(di)，所以具有(you)良好的(de)(de)(de)再鈍(dun)化(hua)性(xing)能(neng)，而且非常耐(nai)應力腐蝕(shi)斷裂和(he)(he)氨(an)甲(jia)酸(suan)溶液和(he)(he)氯化(hua)物溶液的(de)(de)(de)腐蝕(shi)。

    

  Sandvik公(gong)司(si)和斯塔米卡邦（Stamicarbon）公(gong)司(si)合作開發了(le)一種用于現代尿素廠無(wu)氧環境的(de)先進(jin)雙相(xiang)鋼SafurexTM。通(tong)過采用雙相(xiang)鋼SafurexTM，斯塔米卡邦（Stamicarbon）公(gong)司(si)對尿素生(sheng)產工藝(yi)進(jin)行簡化，去掉了(le)風機、氫氣轉換器、高(gao)(gao)壓(ya)洗(xi)滌器和高(gao)(gao)壓(ya)氨(an)噴射(she)器。

    

  在尿素生產過(guo)程中，氨(an)（NH3）氣提(ti)塔通常是采(cai)用鈦(tai)制造(zao)的。但是，為(wei)防止鈦(tai)被(bei)沖蝕，需要為(wei)鈦(tai)加(jia)一(yi)層(ceng)覆層(ceng)。為(wei)了(le)解決這一(yi)問題(ti)，Snamprogetti公(gong)(gong)司(si)（Saipem公(gong)(gong)司(si)的下(xia)屬(shu)公(gong)(gong)司(si)）與ATI Wahchang公(gong)(gong)司(si)合(he)作(zuo)開發出了(le)OmegabondTM先進(jin)管(guan)道，在這種管(guan)道中，利用固態(tai)接合(he)技(ji)術(shu)將鋯粘結到了(le)鈦(tai)上(shang)。海灣石化公(gong)(gong)司(si)（GPIC）首先在巴林的大(da)型(xing)設(she)(she)備(bei)上(shang)采(cai)用了(le)這種管(guan)道（該(gai)設(she)(she)備(bei)于(yu)2009年投產運行），后來又有兩家公(gong)(gong)司(si)采(cai)用了(le)這種管(guan)道。


四、結(jie)論


    糧(liang)食(shi)是(shi)人類的基本需求，同時(shi)對人造化肥的依賴繼續增加(jia)，這是(shi)不(bu)銹鋼的現成市場。然(ran)而(er)，僅提供(gong)產(chan)(chan)品，等(deng)待用戶上門(men)訂貨還遠遠不(bu)夠。只有(you)鋼鐵生產(chan)(chan)廠家與用戶密切合(he)作才會達到雙贏。這些合(he)作為我們(men)的未來(lai)提供(gong)了樣板(ban)，不(bu)僅是(shi)在(zai)(zai)化肥生產(chan)(chan)領(ling)域，而(er)且在(zai)(zai)整(zheng)個(ge)加(jia)工制造領(ling)域。