Ilustracja główna pokazuje liczną połączoną ze sobą aparaturę. Proces przebiega w trzech etapach. Azot i wodór trafiają do sprężarki, gdzie osiągają ciśnienie kilkuset atmosfer. Następnie gazy reagują w konwektorze zawierającym katalizator (metaliczne żelazo z dodatkiem promotorów). Gazy wypływające z konwertora są oziębiane; celem tej operacji jest wykroplenie amoniaku z poreakcyjnej mieszaniny gazów – nieprzereagowany azot i wodór pozostają w tych warunkach w fazie gazowej. Etapy procesu opisano 31 punktami w kolejności jego przebiegu. Opisano: 1. Produkcja amoniaku na skalę przemysłową Proces Habera-Boscha, zwany również procesem syntetycznego amoniaku, to technika syntezy amoniaku z wodoru i azotu. Technologia została opracowana przez niemieckiego fizyka Fritza Habera (w 1918 r. dostał Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii), dzięki czemu produkcja amoniaku stała się opłacalna. Zdjęcie przedstawia niemieckiego chemika. Mężczyzna jest łysy, ma wąsy, nosi okulary. Metoda została przełożona na proces wielkoskalowy, z użyciem katalizatora i metod wysokociśnieniowych, przez Carla Boscha (chemika przemysłowego), który w 1931 r. wraz z Friedrichem Bergiusem zdobył Nagrodę Nobla za badania wysokociśnieniowe., 2. Główny konwertor. Wytwarzanie amoniaku metodą Habera-Boscha rozpoczyna się od wprowadzenia gazów, takich jak metan oraz para wodna. Należy je uwolnić od zanieczyszczeń (związki siarki), które mogą zatruwać katalizator., 3. Zasilanie powietrzem lub wodą , 4. Konwertor wtórny. W konwertorze głównym zużywana jest tylko część metanu, reszta tego gazu przechodzi do konwertora wtórnego, gdzie jest zużywana w reakcji z powietrzem., 5. Konwertor $\mathrm{CO}$. Następuje tu konwersja tlenku węgla(II) do wyższego tlenku węgla., 6. Płuczka - urządzenie mające na celu pochłanianie (absorpcję) wybranych składników mieszaniny gazowej przez ciecz., 7. Reaktor amoniaku , 8. Wymiennik ciepła - urządzenie wymieniające ciepło pomiędzy dwoma substancjami., 9. Skraplacz amoniaku, 10. Gazy syntezowe - metan (${\mathrm{CH}}_4$); para wodna (${\mathrm{H}}_2{\mathrm{O}}_{\left(\mathrm{g}\right)}$), 11. Konwertor główny – zachodząca reakcja. Podczas reformingu parowego, w głównym konwertorze zachodzi reakcja chemiczna pomiędzy metanem a parą wodną. Synteza przebiega w obecności katalizatora zbudowanego z tlenku niklu(II) i tlenku glinu ($\mathrm{NiO}-{\mathrm{Al}}_2{\mathrm{O}}_3$), tworząc tlenek węgla i wodór. Zachodząca reakcja chemiczna:
${\mathrm{CH}}_{4\left(\mathrm{g}\right)} + {\mathrm{H}}_2{\mathrm{O}}_{\left(\mathrm{g}\right)} \stackrel{\mathrm{kataliaztor}}{\to }{\mathrm{CO}}_{\mathrm{g}} + 3 {\mathrm{H}}_{2\left(\mathrm{g}\right)}$, 12. Zasilanie konwertora wtórnego - powietrze (${\mathrm{O}}_2$); azot (${\mathrm{N}}_2$)

Powietrze wprowadzane do reaktora jest wzbogacane w azot, który jest wymagany w kolejnych etapach procesu., 13. Konwertor wtórny – zachodząca reakcja. Metan, niewykorzystany w reaktorze głównym, jest przekształcany w reakcji z tlenem w wodór i tlenek węgla(II), zgodnie ze schematem: $2 {\mathrm{CH}}_{4\left(\mathrm{g}\right)} + {\mathrm{O}}_{2\left(\mathrm{g}\right)} \to 2 {\mathrm{CO}}_{\left(\mathrm{g}\right)} +\hspace{0.17em}4 {\mathrm{H}}_{2\left(\mathrm{g}\right)}$, 14. Substancje gazowe wychodzące z reaktora wtórnego: ${\mathrm{N}}_2$; ${\mathrm{H}}_2$; $\mathrm{CO}$., 15. Zasilanie wodą ${\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$;, 16. Konwertor $\mathrm{CO}$ – zachodząca reakcja W tym reaktorze ma miejsce konwersja $\mathrm{CO}$ do tlenku węgla(IV), zgodnie z poniższą reakcją chemiczną: ${\mathrm{CO}}_{\left(\mathrm{g}\right)}+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\left(\mathrm{g}\right) \to {\mathrm{CO}}_{2\left(\mathrm{g}\right)}+{\mathrm{H}}_{2\left(\mathrm{g}\right)}$, 17. Substancje gazowe wychodzące z konwertora $\mathrm{CO}$: ${\mathrm{N}}_2$; ${\mathrm{H}}_2$; ${\mathrm{CO}}_2$;, 18. Sprężarka - urządzenie, podwyższające ciśnienie gazów, 19. Płuczka Kolejnym etapem jest usunięcie tlenku węgla(IV) przez przemywanie mieszaniny gazów, roztworem trietanoloaminy.

${\mathrm{CO}}_2$ usuwa się z mieszaniny reakcyjnej, ponieważ w kontakcie z amoniakiem może tworzyć karbaminiany, które mogą zablokować w krótkim czasie rurociągi i aparaturę chemiczną. Mieszanina wychodząca z tego etapu nadal zawiera metan i gazy szlachetne, (argon), które są gazami neutralnymi, niebiorącymi udziału w procesie., 20. Zasilanie wodą ${\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$, 21. Z płuczki, oprócz wody, wydostaje się: ${\mathrm{CO}}_2$, 22. Wymiennik ciepła , 23. ${\mathrm{N}}_2, {\mathrm{H}}_2$, 24. Reaktor amoniaku. Katalizator: większość zakładów syntezy amoniaku używa katalizatorów z topionego żelaza, które wykorzystują różnorodne starannie zaprojektowane materiały promotorowe (substancje zwiększające jego skuteczność), np. wodorotlenek potasu. Celem każdego nowego katalizatora do syntezy amoniaku jest złagodzenie warunków procesu poprzez osiągnięcie wysokiej aktywności katalitycznej w obniżonych temperaturach i ciśnieniach, umożliwiając bardziej energooszczędny proces. Ciśnienie: jest różne w różnych zakładach produkcyjnych, ale zawsze jest wysokie ok. 200 bar. Recykling: podczas każdego przejścia gazów przez reaktor, tylko ok. 15% azotu i wodoru przekształca się w amoniak. Dzięki ciągłemu recyklingowi nieprzereagowanego azotu i wodoru, całkowita konwersja ostatecznie wynosi ok. 98%. Proporcje azotu i wodoru: mieszanina azotu i wodoru wchodząca do reaktora powinna wynosić 1:3, odpowiednio dla stosunku objętościowego azot:wodor. Temperatura: 400-450°C Równanie reakcji chemicznej: ${\mathrm{N}}_2 + 3 {\mathrm{H}}_2 \to 2 {\mathrm{NH}}_3$, 25. Wymiennik ciepła. Otrzymana w reaktorze amoniaku mieszanina gazów jest schładzana do 450°C w wymienniku ciepła, który działa przy użyciu wody, dostarczonych gazów i innych strumieni procesowych., 26. ${\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$, 27. Powietrze, 28. ${\mathrm{N}}_2, {\mathrm{H}}_2, {\mathrm{NH}}_3$, 29. Chłodnica: urządzenie pełniące funkcję skraplacza, który – dzięki niskim temperaturom – zamienia gorące pary gazu w ciecz., 30. ${\mathrm{N}}_2, {\mathrm{H}}_2$, 31. Skraplanie amoniaku. Wytworzone gorące gazy amoniaku opuszczają reaktor, który łatwo skrapla dzięki obecności chłodnicy, wówczas gazowy amoniak przekształca się w ciecz.