Ammonia có nhiều ứng dụng trong công nghiệp như sản xuất hoá chất, phân bón, thuốc nổ. Hai nhà hoá học người Đức (Fritz Haber và Carl Bosch) là những người đầu tiên phát triển quy trình sản xuất ammonia vào năm 1909. Quy trình dựa trên phản ứng giữa \({{\rm{N}}_{\rm{2}}}\) và \({{\rm{H}}_{\rm{2}}}\), sử dụng sắt là xúc tác:

Ngày nay, các quy trình sản xuất ammonia vẫn dựa trên quy trình cơ bản Haber--Bosch, nhưng được cải tiến kết hợp với quy trình xử lí nguyên liệu đầu vào. Hình dưới đây là sơ đồ mô tả quy trình sản xuất ammonia với nguyên liệu đầu vào là khí thiên nhiên (thành phần chủ yếu là methane), nước và không khí.

Tại lò phản ứng chuyển hoá nguyên liệu [1], dưới tác dụng của xúc tác, một phần methane phản ứng với hơi nước để tạo thành carbon monoxide và hydrogen, phần còn lại methane phản ứng để loại bỏ oxygen trong không khí. Các phản ứng xảy ra như sau:

  \[{\rm{C}}{{\rm{H}}_{\rm{4}}}({\rm{g}}){\rm{ + }}{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{O}}({\rm{g}}) \to {\rm{CO}}({\rm{g}}){\rm{ + 3}}{{\rm{H}}_{\rm{2}}}({\rm{g}}){\rm{ (2)}}\]

  \[{\rm{C}}{{\rm{H}}_{\rm{4}}}({\rm{g}}){\rm{ + 2}}{{\rm{O}}_{\rm{2}}}({\rm{g}}) \to {\rm{C}}{{\rm{O}}_{\rm{2}}}({\rm{g}}){\rm{ + 2}}{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{O}}({\rm{g}}){\rm{ (3)}}\]

Tại tháp [2], hơi nước tiếp tục được đưa vào để chuyển hoá CO thành \({\rm{C}}{{\rm{O}}_{\rm{2}}}\) theo phản ứng:

  \[{\rm{CO}}({\rm{g}}){\rm{ + }}{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{O}}({\rm{g}}) \to {\rm{C}}{{\rm{O}}_{\rm{2}}}({\rm{g}}){\rm{ + }}{{\rm{H}}_{\rm{2}}}({\rm{g}}){\rm{ (4)}}\]

Tại tháp [3], hỗn hợp khí thoát ra từ tháp [2] được dẫn qua nước, khí đi ra khỏi tháp [3] là hỗn hợp nguyên liệu \({{\rm{N}}_{\rm{2}}}\) và \({{\rm{H}}_{\rm{2}}}\) sẽ được chuyển tới tháp tổng hợp ammonia ở tháp [4].

Các phản ứng xảy ra trong tháp [1] và tháp [2] là