氨气的工业合成主要通过哈伯-博施法（Haber-Bosch process）实现，其核心化学反应是氮气（N₂）与氢气（H₂）在高温高压及催化剂作用下反应生成氨气（NH₃）。该反应的化学方程式为：
N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g)
这个反应是一个可逆反应，平衡常数受温度、压力和催化剂等因素影响。为了提高氨气的产率，工业上通常采用以下条件：
1. 高温：一般在400-500℃范围内进行，高温有利于反应速率，但低温有利于平衡向氨气方向移动。
2. 高压：通常使用150-200个大气压的压力，高压可以使平衡向生成氨气的方向移动，提高产率。
3. 催化剂：常用铁基催化剂（如Fe-K-O催化剂），催化剂可以降低反应活化能，加速反应达到平衡。
此外，原料气（氮气和氢气）的配比严格按照1:3的比例进行，以确保反应物充分利用。反应过程中生成的未反应气体可以循环利用，以提高原料的利用率。整个工艺流程还包括原料气的净化、压缩、反应和分离等步骤，最终得到高纯度的氨气，广泛应用于农业化肥、工业原料等领域。