合成氨生產(chǎn)工藝及其意義.docVIP

論文名稱 合成氨生產(chǎn)工藝及其意義摘 要氨是重要的無機(jī)化工產(chǎn)品之一，合成氨工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。除液氨可直接作為肥料外，農(nóng)業(yè)上使用的氮肥，例如尿素、硝酸銨、磷酸銨、氯化銨以及各種含氮復(fù)合肥，都是以氨為原料的。合成氨是大宗化工產(chǎn)品之一，世界每年合成氨產(chǎn)量已達(dá)到1億噸以上，其中約有80%的氨用來生產(chǎn)化學(xué)肥料，20%作為其它化工產(chǎn)品的原料。我國合成氨裝置很多，但合成氨裝置的控制水平都比較低，大部分廠家還停留在半自動(dòng)化水平，靠人工控制的也不少，普遍存在的問題是：能耗大、成本高、流程長，自動(dòng)控制水平低。這種生產(chǎn)狀況下生產(chǎn)的產(chǎn)品成本高，市場競爭力差，因此大部分化肥行業(yè)處于低利潤甚至處于虧損狀態(tài)。為了改變這種狀態(tài)，除了改變比較落后的工藝流程外，實(shí)現(xiàn)裝置生產(chǎn)過程優(yōu)化控制是行之有效的方法。合成氨生產(chǎn)裝置是我國化肥生產(chǎn)的基礎(chǔ)，提高整個(gè)合成氨生產(chǎn)裝置的自動(dòng)化控制水平，對(duì)目前我國化肥行業(yè)狀況，只有進(jìn)一步穩(wěn)定生產(chǎn)降低能耗，才能降低成本，增加效益。而實(shí)現(xiàn)合成氨裝置的優(yōu)化是投資少、見效快的有效措施之一。合成氨裝置優(yōu)化控制的意義是提高整個(gè)合成氨裝置的自動(dòng)化水平，在現(xiàn)有工藝條件下，發(fā)揮優(yōu)化控制的優(yōu)勢，使整個(gè)生產(chǎn)長期運(yùn)行在最佳狀態(tài)下，同時(shí)，優(yōu)化系統(tǒng)的應(yīng)用還能節(jié)約原材料消耗，降低能源消耗，提高產(chǎn)品的合格率，增強(qiáng)產(chǎn)品的市場競爭能力。關(guān)鍵字合成氨 農(nóng)業(yè) 化學(xué)肥料 意義目 錄摘 要2關(guān)鍵字2目 錄3正 文4一 前言41.1 物理性質(zhì)41.2化學(xué)性質(zhì)4二 合成氨工業(yè)產(chǎn)品的用途52.1氨氣用途52.2氨水用途5三 合成氨的生產(chǎn)工藝及影響因素53.1 原料氣制備53.1.1 一氧化碳變換過程63.1.2 脫硫脫碳過程63.1.3 氣體精制過程63.1.4 氨合成73.2 影響合成氨的因素73.2.1 溫度對(duì)氨合成反應(yīng)的影響73.2.2 壓力對(duì)氨合成反應(yīng)的影響73.2.3 空速對(duì)氨合成反應(yīng)的影響73.2.4 氫氮比對(duì)氨合成反應(yīng)的影響8四.合成氨工藝流程圖8五研究現(xiàn)狀8六.發(fā)展趨勢96.1原料路線的變化方向96.2節(jié)能和降耗106.3產(chǎn)品聯(lián)合生產(chǎn)107.1合成氨對(duì)農(nóng)業(yè)的意義107.1.1提高糧食產(chǎn)量107.1.2提高土壤肥力107.1.3發(fā)揮良種潛力117.1.4補(bǔ)償耕地不足117.2合成氨對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的意義117.3合成氨對(duì)其他行業(yè)的意義12致 謝13參考文獻(xiàn)14正 文一 前言合成氨是化工的重要組成部分，在國民經(jīng)濟(jì)中有相當(dāng)重要的位置。氨是化學(xué)工業(yè)的重要原料之一，用途十分廣泛。以氮和氫為原料合成氨，是目前世界上采用最廣泛，也是最經(jīng)濟(jì)的一種方法。氨的用途很廣。以氨為主要原料可以制造各種氮素肥料和復(fù)合肥料。氨本身就是一種高效肥料，液氨含氮82.3%，一些國家已大規(guī)模直接施用液氨。可見，合成氨工業(yè)是氮肥工業(yè)的基礎(chǔ)，對(duì)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)起著十分重要的作用。解放前中國只有兩家規(guī)模不大的合成氨廠，解放后合成氨工業(yè)有了迅速發(fā)展。1949年全國氮肥產(chǎn)量僅0.6萬噸，而2009年達(dá)到7021.9萬噸，成為世界上產(chǎn)量最高的國家。中國引進(jìn)了一批年產(chǎn)30萬噸氮肥的大型化肥廠設(shè)備。中國自行設(shè)計(jì)和建造的上海吳涇化工廠也是年產(chǎn)30萬噸氮肥的大型化肥廠。這些化肥廠以天然氣、石油、煉油氣等為原料，生產(chǎn)中能量損耗低、產(chǎn)量高，技術(shù)和設(shè)備都很先進(jìn)。改革開放以來，我國合成氨工業(yè)發(fā)展很快，產(chǎn)量不斷增加，在原料氣制造方面，基本掌握了煤、油、氣不同原料的氣化技術(shù)。為了滿足我國社會(huì)主義建設(shè)發(fā)展的需要，在發(fā)展煤炭加工業(yè)的同時(shí)，還積極開發(fā)石油和天然氣資源，開展綜合利用，逐步擴(kuò)大了合成氨工業(yè)的原料來源。近年來，由于透平式離心壓縮機(jī)和電子計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制等新技術(shù)的應(yīng)用，使我國合成氨工業(yè)朝現(xiàn)代化方向邁進(jìn)了一步。但是，單位氨產(chǎn)量的能量消耗、勞動(dòng)生產(chǎn)率等方面和工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比仍有較大差距。但是人均的化肥產(chǎn)量（噸/人年）和單位種植面積施肥量仍然較低。合成氨的工業(yè)的迅速發(fā)展，也促進(jìn)了高壓、催化、特殊金屬材料、固體燃料氣化、低溫等科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。同時(shí)尿素的甲醇的合成、石油加氫、高壓聚合等工業(yè)，也是在合成氨工業(yè)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。所以合成氨工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中占有十分重要的地位，氨及氨加工工業(yè)已成為現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)的一個(gè)重要部門。1.1 物理性質(zhì)無色氣體,有刺激性惡臭味。分子式NH3。分子量17.03。相對(duì)密度0.7714g/l。熔點(diǎn)-77.7。沸點(diǎn)-33.35。自燃點(diǎn)651.11。蒸氣密度0.6。蒸氣壓1013.08kPa(25.7)。1.2化學(xué)性質(zhì)蒸氣與空氣混合物爆炸極限1625%(最易引燃濃度17%)。氨在20水中溶解度34%,25時(shí),在無水乙醇中溶解度10%,在甲醇中溶解度16%,溶于氯仿、乙醚,它是許多元素和化合物的良好溶劑1。水溶液呈堿性,0.1N水溶液PH值為11.1。液態(tài)氨將侵蝕某些塑料制品,橡膠和涂層。遇熱、明火,難以點(diǎn)燃而危險(xiǎn)性較低; 但氨和空氣混合物達(dá)到上述濃度范圍遇明火會(huì)燃燒和爆炸,如有油類或其它可燃性物質(zhì)存在,則危險(xiǎn)性更高。與硫酸或其它強(qiáng)無機(jī)酸反應(yīng)放熱,混合物可達(dá)到沸騰。不能與下列物質(zhì)共存:乙醛、丙烯醛、硼、鹵素、環(huán)氧乙烷、次氯酸、硝酸、汞、氯化銀、硫、銻、雙氧水等。二 合成氨工業(yè)產(chǎn)品的用途2.1氨氣用途工業(yè)上用氨氣來通過氧化制造硝酸，而硝酸是重要的化工原料。還可以制造化肥。2.2氨水用途a.氨水是實(shí)驗(yàn)室重要的試劑 b.軍事上作為一種堿性消毒劑，用于消毒沙林類毒劑。常用的是10%濃度的稀氨水（密度0.960），冬季使用濃度則為20%。 c.無機(jī)工業(yè)用于制選各種鐵鹽。 d.毛紡、絲綢、印染等工業(yè)用于洗滌羊毛、呢絨、坯布，溶解和調(diào)整酸堿度，并作為助染劑等。 e.有機(jī)工業(yè)用作胺化劑，生產(chǎn)熱固性酚醛樹脂的催化劑。 f.醫(yī)藥上用稀氨水對(duì)呼吸和循環(huán)起反射性刺激，醫(yī)治暈倒和昏厥，并作皮膚刺激藥和消毒藥。g.也用作洗滌劑、中和劑、生物堿浸出劑。還用于制藥工業(yè)，紗罩業(yè)，曬圖等。三 合成氨的生產(chǎn)工藝及影響因素3.1 原料氣制備 將煤和天然氣等原料制成含氫和氮的粗原料氣。對(duì)于固體原料煤和焦炭，通常采用氣化的方法制取合成氣；渣油可采用非催化部分氧化的方法獲得合成氣；對(duì)氣態(tài)烴類和石腦油，工業(yè)中利用二段蒸汽轉(zhuǎn)化法制取合成氣。凈化，對(duì)粗原料氣進(jìn)行凈化處理，除去氫氣和氮?dú)庖酝獾碾s質(zhì)，主要包括變換過程、脫硫脫碳過程以及氣體精制過程。3.1.1 一氧化碳變換過程在合成氨生產(chǎn)中，各種方法制取的原料氣都含有CO，其體積分?jǐn)?shù)一般為12%40%。合成氨需要的兩種組分是H2和N2，因此需要除去合成氣中的CO。變換反應(yīng)如下：CO+H2OH2+CO2 =-41.2kJ/mol 0298H2由于CO變換過程是強(qiáng)放熱過程，必須分段進(jìn)行以利于回收反應(yīng)熱，并控制變換段出口殘余CO含量。第一步是高溫變換，使大部分CO轉(zhuǎn)變?yōu)镃O2和H2；第二步是低溫變換，將CO含量降至0.3%左右。因此，CO變換反應(yīng)既是原料氣制造的繼續(xù)，又是凈化的過程，為后續(xù)脫碳過程創(chuàng)造條件。3.1.2 脫硫脫碳過程各種原料制取的粗原料氣，都含有一些硫和碳的氧化物，為了防止合成氨生產(chǎn)過程催化劑的中毒，必須在氨合成工序前加以脫除，以天然氣為原料的蒸汽轉(zhuǎn)化法，第一道工序是脫硫，用以保護(hù)轉(zhuǎn)化催化劑，以重油和煤為原料的部分氧化法，根據(jù)一氧化碳變換是否采用耐硫的催化劑而確定脫硫的位置。3工業(yè)脫硫方法種類很多，通常是采用物理或化學(xué)吸收的方法，常用的有低溫甲醇洗(Rectisol)、聚乙二醇二甲醚法(Selexol)等。原料氣經(jīng)CO變換以后，變換氣中除H2外，還有CO2、CO和CH4等組分，其中以CO2含量最多。CO2既是氨合成催化劑的毒物，又是制造尿素、碳酸氫銨等氮肥的重要原料。因此變換氣中CO2的脫除必須兼顧這兩方面的要求。一般采用溶液吸收法脫除CO2。根據(jù)吸收劑性能的不同，可分為兩大類。一類是物理吸收法，如低溫甲醇洗法(Rectisol)，聚乙二醇二甲醚法(Selexol)，碳酸丙烯酯法。一類是化學(xué)吸收法，如熱鉀堿法，低熱耗本菲爾法，活化MDEA法，MEA法等。3.1.3 氣體精制過程經(jīng)CO變換和CO2脫除后的原料氣中尚含有少量殘余的CO和CO2。為了防止對(duì)氨合成催化劑的毒害，規(guī)定CO和CO2總含量不得大于10cm3/m3(體積分?jǐn)?shù))。因此，原料氣在進(jìn)入合成工序前，必須進(jìn)行原料氣的最終凈化，即精制過程。目前在工業(yè)生產(chǎn)中，最終凈化方法分為深冷分離法和甲烷化法。深冷分離法主要是液氮洗法，是在深度冷凍(-100)條件下用液氮吸收分離少量CO，而且也能脫除甲烷和大部分氬，這樣可以獲得只含有惰性氣體100cm3/m3以下的氫氮混合氣，深冷凈化法通常與空分以及低溫甲醇洗結(jié)合。甲烷化法是在催化劑存在下使少量CO、CO2與H2反應(yīng)生成CH4和H2O的一種凈化工藝，要求入口原料氣中碳的氧化物含量(體積分?jǐn)?shù))一般應(yīng)小于0.7%。甲烷化法可以將氣體中碳的氧化物(CO+CO2)含量脫除到10cm3/m3以下，但是需要消耗有效成分H2，并且增加了惰性氣體CH4的含量。甲烷化反應(yīng)如下：CO+3H2CH4+H2O =-206.2kJ/mol 0298HCO2+4H2CH4+2H2O =-165.1kJ/mol 0298H3.1.4 氨合成 將純凈的氫、氮混合氣壓縮到高壓，在催化劑的作用下合成氨。氨的合成是提供液氨產(chǎn)品的工序，是整個(gè)合成氨生產(chǎn)過程的核心部分。氨合成反應(yīng)在較高壓力和催化劑存在的條件下進(jìn)行，由于反應(yīng)后氣體中氨含量不高，一般只有10%20%，故采用未反應(yīng)氫氮?dú)庋h(huán)的流程。氨合成反應(yīng)式如下：N2+3H22NH3(g) =-92.4kJ/mol3.2 影響合成氨的因素3.2.1 溫度對(duì)氨合成反應(yīng)的影響+ J# j# c, h5 o/ M9 q氨合成反應(yīng)是一個(gè)可逆放熱反應(yīng)。當(dāng)反應(yīng)溫度升高時(shí)，平衡向著氨的分解方向移動(dòng)；溫度降低反應(yīng)向著氨的生成方向移動(dòng)。因此，從平衡觀點(diǎn)來看，要使氨的平衡產(chǎn)率高，應(yīng)該采取較低的反應(yīng)溫度。但是從化學(xué)反應(yīng)速度的觀點(diǎn)來看，提高溫度總能使反應(yīng)的速度加快，這是因?yàn)闇囟壬叻肿拥倪\(yùn)動(dòng)加快，分子間碰撞的機(jī)率增加，同時(shí)又使化合時(shí)分子克服阻力的能力加大，從而增加分子有效結(jié)合的機(jī)率4總之，溫度低時(shí)，反應(yīng)有利于向合成氨的方向進(jìn)行，但是氨合成的反應(yīng)速度較低；提高溫度不利于向氨的合成方向移動(dòng)，但反應(yīng)速度可以增加。在實(shí)際生產(chǎn)中反應(yīng)溫度的選擇主要決定于氨合成催化劑的性能。3.2.2 壓力對(duì)氨合成反應(yīng)的影響氨的合成反應(yīng)是一個(gè)分子的氮與三個(gè)分子的氫結(jié)合生成兩個(gè)分子的氨，即氨合成反應(yīng)是分子數(shù)目減少、體積縮小的反應(yīng)，提高壓力，可使反應(yīng)向著生成氨的方向進(jìn)行。對(duì)于氨合成反應(yīng)來說，提高壓力就是提高反應(yīng)氣體的濃度，從而增加反應(yīng)分子間碰撞的機(jī)會(huì)，加快了反應(yīng)的速率?？傊?，增加壓力對(duì)氨的合成反應(yīng)是有利的，既能增大平衡轉(zhuǎn)化率，又能加快反應(yīng)速率。但壓力也不宜過高，否則，不僅增加動(dòng)力的消耗，而且對(duì)設(shè)備和材料的要求也較高。根據(jù)我國具體情況，目前在小型合成氨廠，設(shè)計(jì)壓力一般為31.4MPa。53.2.3 空速對(duì)氨合成反應(yīng)的影響 F& e% W0 q9 |/ C氣體與催化劑接觸時(shí)間的長短，通常用空速來表示。它的物理意義是：在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，單位時(shí)間內(nèi)在1m3的催化劑上所通過的氣體體積。其單位為m3(標(biāo))氣體/（m3催化劑h）,或簡寫為h-1。在一定的合成條件下，空速增加，氣體與催化劑接觸時(shí)間減少，出合成塔氣體氨含量降低。例如：在29.4MPa、475下反應(yīng)，空速由10000h-1增加到20000h-1、40000h-1,出塔氣體氨含量由25%降至21.5%、16.2%。這看來對(duì)生產(chǎn)不利，但由于空速的提高，單位時(shí)間內(nèi)通過催化劑的氣體增加，則氨的實(shí)際產(chǎn)量增加。在一定條件下，空速由10000h-1 增加到20000h-1、30000h-1、40000h-1，催化劑生產(chǎn)能力由1950kgNH3/(hm3)增加到3340、4280、5040 kgNH3/(hm3)。由此看出，增加空間速度可以提高氨的產(chǎn)量。但由于空間速度的增加，每生產(chǎn)一噸氨所需的循環(huán)氣量，輸送氣體所需克服的阻力等都要增大，因而消耗的能量也隨之加大。尤其是空間速度過大，從合成塔出來的氣體帶出的熱量增多，會(huì)使催化劑床層的溫度難以控制，并使循環(huán)氣中氨不易冷凝。在小型合成氨中，一般將空速控制在15000-25000 h-1。3.2.4 氫氮比對(duì)氨合成反應(yīng)的影響一個(gè)4 _, Z) j& H+ V3 ; N4 aC. o根據(jù)平衡移動(dòng)原理，如果改變平衡體系的濃度，平衡就向減弱這個(gè)改變的方向移動(dòng)。6氨合成反應(yīng)的進(jìn)行，是按H2/N2=3：1的比例消耗的，因此提高氫氣、氮?dú)獾姆謮海S持H2/N2=3：1可以提高平衡氨含量。從氨合成反應(yīng)速度可知，在非平衡的狀態(tài)下，適當(dāng)增加氮的分壓對(duì)催化劑吸附氮的速度有利，因?yàn)榈幕钚晕绞前焙铣煞磻?yīng)過程的控制步驟。在一般的生產(chǎn)條件下，氨產(chǎn)率只能達(dá)到平衡值的50%70%，因此，在生產(chǎn)中應(yīng)適當(dāng)提高氮的比例，一般控制循環(huán)氣中氫氮比在2.22.8之間較為適宜。四.合成氨工藝流程圖CO低溫變換CO高溫變換 粗原料氣煤和天然氣 氣體精制（控制雜質(zhì)氣體含量）濕法脫硫化學(xué)吸收法脫出CO2銅洗（除去殘留的硫化物） 去硫酸生產(chǎn)（硫化物應(yīng)用）去化肥加工（添加CO2） 壓縮氮?dú)浠旌蠚怏w甲烷化法（降低碳的氧化物）低溫甲醇洗法深冷分離法（液氮洗法） 包裝和儲(chǔ)存（去深加工）氨的分離（壓縮法） 氨的合成（800高壓催化劑） 五研究現(xiàn)狀解放前中國只有兩家規(guī)模不大的合成氨廠，解放后合成氨工業(yè)有了迅速發(fā)展。1949年全國氮肥產(chǎn)量僅0.6萬噸，而2009年達(dá)到7021.9萬噸，成為世界上產(chǎn)量最高的國家。中國引進(jìn)了一批年產(chǎn)30萬噸氮肥的大型化肥廠設(shè)備。中國自行設(shè)計(jì)和建造的上海吳涇化工廠也是年產(chǎn)30萬噸氮肥的大型化肥廠。這些化肥廠以天然氣、石油、煉油氣等為原料，生產(chǎn)中能量損耗低、產(chǎn)量高，技術(shù)和設(shè)備都很先進(jìn)。 化學(xué)模擬生物固氮的重要研究課題之一，是固氮酶活性中心結(jié)構(gòu)的研究。固氮酶由鐵蛋白和鉬鐵蛋白這兩種含過渡金屬的蛋白質(zhì)組合而成4。鐵蛋白主要起著電子傳遞輸送的作用，而含二個(gè)鉬原子和二三十個(gè)鐵和硫原子的鉬鐵蛋白是絡(luò)合N2或其他反應(yīng)物（底物）分子，并進(jìn)行反應(yīng)的活性中心所在之處。關(guān)于活性中心的結(jié)構(gòu)有多種看法，目前尚無定論。從各種底物結(jié)合物活化和還原加氫試驗(yàn)來看，含雙鉬核的活性中心較為合理。中國有兩個(gè)研究組于19731974年間，不約而同地提出了含鉬鐵的三核、四核活性中心模型，能較好地解釋固氮酶的一系列性能，但其結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)還有待根據(jù)新的實(shí)驗(yàn)結(jié)果精確化。 國際上有關(guān)的研究成果認(rèn)為，溫和條件下的固氮作用一般包含以下三個(gè)環(huán)節(jié)： 絡(luò)合過程。它是用某些過渡金屬的有機(jī)絡(luò)合物去絡(luò)合N2，使它的化學(xué)鍵削弱； 還原過程。它是用化學(xué)還原劑或其他還原方法輸送電子給被絡(luò)合的N2，來拆開N2中的NN鍵； 加氫過程。它是提供H+來和負(fù)價(jià)的N結(jié)合，生成NH3。 化學(xué)模擬生物固氮工作的一個(gè)主要困難是，N2絡(luò)合了但基本上沒有活化，或絡(luò)合活化了，但活化得很不夠。所以，穩(wěn)定的雙氮基絡(luò)合物一般在溫和條件下通過化學(xué)還原劑的作用只能析出N2，從不穩(wěn)定的雙氮絡(luò)合物還原制出的NH3的量相當(dāng)微少。因此迫切需要從理論上深入分析，以便找出突破的途徑。 固氮酶的生物化學(xué)和化學(xué)模擬工作已取得一定的進(jìn)展，這必將有力地推動(dòng)絡(luò)合催化的研究，特別是對(duì)尋找催化效率高的合成氨催化劑，將是一個(gè)有力的促進(jìn)。六.發(fā)展趨勢6.1原料路線的變化方向從世界燃料儲(chǔ)量來看，煤的儲(chǔ)量約為石油、天然氣總和的10倍，自從70年代中東石油漲價(jià)后,從煤制氨路線重新受到重視,但因以天然氣為原料的合成氨裝置投資低、能耗低、成本低的緣故,預(yù)計(jì)到20世紀(jì)末,世界大多數(shù)合成氨廠仍將以氣體燃料為主要原料。6.2節(jié)能和降耗合成氨成本中能源費(fèi)用占較大比重，合成氨生產(chǎn)的技術(shù)改進(jìn)重點(diǎn)放在采用低能耗工藝、充分回收及合理利用能量上，主要方向是研制性能更好的催化劑、降低氨合成壓力、開發(fā)新的原料氣凈化方法、降低燃料消耗、回收和合理利用低位熱能等?，F(xiàn)在已提出以天然氣為原料的節(jié)能型合成氨新流程多種，每噸液氨的設(shè)計(jì)能耗可降低到約29.3GJ。76.3產(chǎn)品聯(lián)合生產(chǎn)合成氨生產(chǎn)中副產(chǎn)大量的二氧化碳，不僅可用于冷凍、飲料、滅火，也是生產(chǎn)尿素、純堿、碳酸氫銨的原料。如果在合成氨原料氣脫除二氧化碳過程中能聯(lián)合生產(chǎn)這些產(chǎn)品，則可以簡化流程、減少能耗、降低成本。中國開發(fā)的用氨水脫除二氧化碳直接制碳酸氫銨新工藝，以及中國、意大利等國開發(fā)的變換氣氣提法聯(lián)合生產(chǎn)尿素工藝，都有明顯的優(yōu)點(diǎn)。七 研究合成氨的意義7.1合成氨對(duì)農(nóng)業(yè)的意義氨作為合成氨工業(yè)的最終產(chǎn)品，它主要用于生產(chǎn)化肥，從而應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，因此合成氨技術(shù)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重要的意義。7.1.1提高糧食產(chǎn)量據(jù)聯(lián)合國糧食組織（FAO）統(tǒng)計(jì)，在1950-1970的20年中，世界糧食總產(chǎn)增加近1倍，其中因谷物播種面積增加10600萬公頃，所增加的產(chǎn)量占22；由于單位面積產(chǎn)量提高所增加的產(chǎn)量占78。而在各項(xiàng)增產(chǎn)因素中，西方及日本科學(xué)家一致認(rèn)為，增加化肥要起到40-65的作用。據(jù)張世賢統(tǒng)計(jì)（1996），我國從1952-1995年，糧食產(chǎn)量與化肥投入量同步增長，密切相關(guān)。20世紀(jì)末，我國年生產(chǎn)糧食約5億噸，年投入化肥約4200萬噸。化肥中如按75投放于糧食作物，并按我國近期千克化肥養(yǎng)分平均增產(chǎn)糧食7.5kg計(jì)，則由化肥增產(chǎn)的糧食每年為2.363億噸，占年糧食總產(chǎn)的47.3。7.1.2提高土壤肥力國內(nèi)外10年以上的長期肥效試驗(yàn)結(jié)果證明，連續(xù)的、系統(tǒng)的施用化肥都將對(duì)土壤肥力產(chǎn)生積極的影響。連續(xù)多年合理施用化肥，土壤有效養(yǎng)分持續(xù)增加，作物單產(chǎn)不斷提高的一個(gè)重要證據(jù)，對(duì)一個(gè)地區(qū)不同階段的同一種作物，在當(dāng)季不施肥條件下，其單產(chǎn)呈現(xiàn)不斷增加的趨勢。這是土壤肥力（土壤生產(chǎn)力）持續(xù)提高的標(biāo)志。8可以認(rèn)為，所謂培肥土壤或提高土壤肥力，說到底是提高土壤在無肥條件下的生產(chǎn)力，而連續(xù)和系統(tǒng)的施用化肥和有機(jī)肥，則是提高土壤肥力或生產(chǎn)力的最有效的方式。英國、丹麥、日本等國平均經(jīng)連續(xù)47年的長期試驗(yàn)結(jié)果為：無肥區(qū)、化肥區(qū)和有機(jī)肥區(qū)土壤有機(jī)碳的含量為1.12（100）；1.27（114）和1.75（156）。由中國農(nóng)科院土肥所主持，在我國不同輪作區(qū)完成的連續(xù)10年的肥效定位試驗(yàn)，獲得相似結(jié)果。7.1.3發(fā)揮良種潛力現(xiàn)代作物育種的一個(gè)基本目標(biāo)是培育能吸收和利用更多肥料養(yǎng)分的作物新種，以增加產(chǎn)量，改善品質(zhì)。因此，高產(chǎn)品種可以認(rèn)為是對(duì)肥料具有高效益的品種。例如，以德國和印度各自的小麥良種與地方種相比，每100kg產(chǎn)量所吸收的養(yǎng)分量基本相同，但良種的單位面積養(yǎng)分吸收量是地方種的2.0-2.8倍，單產(chǎn)是地方種的2.14-2.73倍。小麥育種專家.E.Borlaug一再強(qiáng)調(diào)，肥料對(duì)于以品種改良為突破口的“綠色革命”具有決定性意義。我國雜交稻的推廣也與肥料投入量密切相關(guān)。據(jù)湖南農(nóng)科院土肥所報(bào)告（1980），常規(guī)種晚稻隨施肥量增加其單產(chǎn)增加不明顯，而雜交晚稻（威優(yōu)6號(hào)）則隨施肥雜交晚稻較常規(guī)晚稻多吸收N21-54kg，P2O51.5-15kg、K2O19.5-67.5kg。因此，肥料投入水平成為良種良法栽培的一項(xiàng)核心措施。7.1.4補(bǔ)償耕地不足對(duì)農(nóng)業(yè)增施化肥，實(shí)質(zhì)上與擴(kuò)大耕地面積的效果相似。例如，按我國近幾年化肥平均肥效，每噸養(yǎng)分增產(chǎn)糧食7.5t計(jì)，若每公頃耕地的平均糧食單產(chǎn)也是7.5t，則每增施化肥養(yǎng)分1t，即