發展農業離不開化肥，化肥中主要的是氮肥，生產氮肥的原料過去是煤，現在主要是天然氣和石油，尤其是天然氣。
尿素、硝酸銨和硫酸銨等無論哪種氮肥都是以氨為原料制成的，所以步都是要先合成出氨來。氨是由3個氫原子和1個氮原子構成的化合物，氮元素在空氣里大量存在，只是如何加以分離和利用的問題。在天然氣和石油中則含有大量氫元素。所以，要合成氨首先得從天然氣或石油中制氫氣。
制氫有多種方法，其中主要是蒸汽轉化法和部分氧化法。所謂蒸汽轉化法，就是將天然氣或輕油在800攝氏度至900攝氏度高溫和以鎳為主要成分的催化劑作用下，與水蒸氣反應生成氫氣和一氧化碳，然后再進一步用另外一些催化劑把一氧化碳與水蒸氣轉化為氫氣和二氧化碳，接著除去二氧化碳便是氫氣了。這樣既利用了烴類中的氫，又利用了水中的氫。
所謂部分氧化法是指以重油為原料，在高溫下與氧氣或富氧空氣進行反應，其中一部分重油完全燃燒，生成二氧化碳，同時放出大量熱能。這些熱能又提供給另一部分重油與二氧化碳和水蒸氣作用生成一氧化碳和氫氣。后面的步驟就和蒸汽轉化法基本相同。
有了氫氣和氮氣，要合成出來氨也不是輕而易舉的，必須在高達300大氣壓（30兆帕）的壓力和500攝氏度高溫下，采用以鐵為活性成分的催化劑，才能取得滿意的轉化率。其關鍵是催化劑，假如沒有催化劑，氫和氮即使在高溫高壓下也會視同陌路，長期共處也難結合。
農業上所用的氮肥中一多半是尿素，尿素是由氨和二氧化碳反應生成的。它們的反應溫度為180攝氏度至200攝氏度，要求壓力要在140至240大氣壓（14至兆帕24兆帕）。