本文较为系统地研究了以煤为原料的中小型合成氨装置的变换工艺。对目前广泛使用的Fe-Cr系中变催化剂和Co-Mo系低变催化剂的性质作了分析，并结合与其相适配的中-低-低和全低变工艺进行了研究，全面地比较了两种工艺的优缺点。基于变换工段可以达到外供蒸汽零消耗的理论依据，从合成氨系统能量综合利用的角度出发，提出了达到“外供蒸汽零消耗”的技术途径。结合山东华鲁恒升集团有限公司原合成氨系统的生产现状，做出了变换工段的生产改造方案。 本文研究的目的在于进一步优化山东华鲁恒升化工股份有限公司的合成氨系统，降低合成氨变换工段蒸汽的消耗、降低系统阻力、提高生产能力，以期取得更好的经济效益。本文也可以作为其他中小型合成氨装置变换工艺生产操作、技术改造和工艺路线选择的参考。本文对目前具有代表性的三种变换工艺(中变串低变工艺、中-低-低工艺、全低变工艺)进行了系统比较和研究。并进一步利用热力学和反应动力学的手段，重点对Fe-Cr系中变催化剂的过度还原进行了讨论，指出了其不利影响。 本文的变换工段“外供蒸汽零消耗”可操作性较强，具有较大的现实意义和应用价值。