氨分解是一个在催化剂作用下的可逆反应，一般用含镍l4％以上的镍基催化剂。此反应是一个吸热反应，理想温度为800～860℃。同时又是一个气体体积增加的反应，反应前后气体体积增加约2倍，所以反应的压力不能过高，一般为0．05MPa左右，压力高了不利于氨气的分解，也会降低催化剂的寿命。反应式如下：
这一反应为在随着氨气在分解炉内温度的升高而逐步进行的，表为氨分解时不同温度下气体混合物的成分，从中可以看出，氨气从270℃开始缓慢分解，而到625℃时就基本分解完成，所以分解温度一般都控制在800℃以上。最终产物的体积比为H275％，N225％。
氨分解时不同温度下气体混合物成分
| 气体混合物的成分(体积分数)／％ |
温度／℃ | NH3 | Nz | H2 |
270 325 625 925 1000 | 98.51 8.72 0.21 0.024 0．Ol2 | 0.37 22.82 24.95 约25.0 约25.0 | 1.12 68.46 74.84 约75.0 约75.0 |
为了节省能耗，氨气进入分解炉之前先进行预热，采用套管式热交换器，用已分解的高温气体来适当提高氨气的温度，同时也可以使氨分解气适当冷却。
氨气进入炉内以后首先进入炉膛四周靠近电热元件处的蛇形管道中充分加热，温度上升到600℃以上，然后进入装有催化剂的中央炉胆内，炉胆内温度基本在800～850℃，在这里气体流速下降，与催化剂充分接触，从而在催化作用下发生分解反应，生成氨分解气。
氨分解以后的气体中仍有≤500ppm(1ppm=10-3mL／L)的残余氨，露点为<-10℃，氧含量≤5ppm。有残余氨的保护气体通入加热炉，受热后又会分解，产生微量的原子氮，使辐射管等炉内钢件设施产生渗氮现象而变脆、开裂，影响设施寿命和产品质量。而且露点也不符合要求，所以氨分解气必须经纯化后才能使用。