第壹步是合成氨。流程如下:
1.合成氨工藝流程
(1)原料氣的制備將煤、天然氣等原料制成含氫氣和氮氣的粗原料氣。對於煤和焦炭等固體原料，通常通過氣化制備合成氣。渣油非催化部分氧化可以得到合成氣；對於氣態烴和石腦油，合成氣在工業上通過兩段蒸汽重整來生產。
(2)凈化對粗原料氣進行凈化，除去除氫氣和氮氣以外的雜質，主要包括變換工序、脫硫脫碳工序和氣體精制工序。
①壹氧化碳變換過程
合成氨生產中，各種方法制備的原料氣中含有CO，其體積分數壹般為12%~40%。合成氨所需的兩種組分是H2和N2，因此有必要脫除合成氣中的CO。轉移反應如下:
CO+H2OH→2+CO2 =-41.2 kj/mol 0298hδ
因為CO變換過程是強放熱過程，所以必須分階段進行，以回收反應熱並控制變換段出口處的殘余CO含量。第二步是低溫變換，將CO含量降低到0.3%左右。因此，CO變換反應既是原料氣制造的延續，也是凈化過程，為後續脫碳過程創造條件。
②脫硫脫碳工藝
由各種原料制成的粗原料氣含有壹些硫和碳的氧化物，為了防止氨生產過程中催化劑中毒，必須在氨合成過程之前除去這些氧化物。以天然氣為原料的蒸汽轉化第壹道工序是脫硫以保護轉化催化劑，以重油和煤為原料的部分氧化法根據是否使用耐硫催化劑進行壹氧化碳轉化來確定脫硫位置。工業脫硫方法有很多種，通常是物理或化學吸收法，常用的是低溫甲醇。
壹氧化碳變換後，原料氣中除H2外，還含有二氧化碳、壹氧化碳和甲烷，其中二氧化碳含量最高。CO2不僅是氨合成催化劑的毒物，也是制造尿素、碳酸氫銨和其他氮肥的重要原料。因此，從變換氣中去除CO2必須考慮這兩個要求。
通常，CO2通過溶液吸收來去除。根據吸收劑性能的不同，可分為兩大類。壹種是物理吸收，如低溫甲醇洗、賽萊索、碳酸丙烯酯。另壹類是化學吸收法，如熱鉀堿法、低熱苯菲爾法、活性MDEA法和MEA法。
③氣體精制過程
壹氧化碳變換和二氧化碳去除後的原料氣仍含有少量殘余的壹氧化碳和二氧化碳。為了防止氨合成催化劑中毒，規定CO和CO2的總含量不大於10cm3/m3(體積分數)。因此，原料氣在進入合成工序之前，必須經過最後的凈化，即精制。
目前，在工業生產中，最終的提純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，在深凍(