合成氨是现代工业中一个重要的化学过程，其主要产品氨（NH₃）广泛应用于化肥生产、化工原料以及食品加工等领域。合成氨的主要原料包括氮气和氢气，通常通过空气分离获取氮气，而氢气则来源于天然气、煤或石油等化石燃料的重整过程。

工艺流程大致可以分为以下几个步骤：

1. 原料气体制备：首先需要制备纯净的氮气和氢气。氮气一般通过空气分离技术获得，例如深冷空分法；而氢气的来源多样，常见的有水煤气法、天然气蒸汽重整等。

2. 气体净化：为了防止催化剂中毒或设备腐蚀，在进入反应器之前，必须对原料气体进行净化处理。这一步骤包括脱硫、脱碳以及去除其他杂质。

3. 压缩与预热：为了提高反应效率，将混合后的气体进行加压和加热处理。高压高温条件有利于加快反应速率并提升产率。

4. 哈柏-博世法合成氨：这是目前最常用的工业化方法之一。在铁系催化剂的作用下，高温高压条件下氮气与氢气发生可逆反应生成氨。反应方程式为 N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃。

5. 冷却与分离：从反应器出来的气体中含有未反应完全的氮气和氢气以及新生成的氨。通过冷却使液态氨凝结下来，并将其与其他气体分离。

6. 循环利用：未反应完的氮气和氢气会被重新导入系统继续参与反应，以提高原料利用率。

7. 尾气处理：最后排出的尾气需经过适当处理才能排放到环境中去，避免造成污染。

整个生产过程中需要注意控制好各项参数如温度、压力及催化剂活性等，这样才能保证高效稳定地运行装置并达到预期效果。此外随着环保意识增强，开发更加清洁高效的合成氨新技术也成为研究热点之一。