一种利用烃类和水蒸汽转化制取合成氨原料气的工艺方法，包括：原料气分流为两股，分别进入外热式一段转化炉和换热式一段转化炉进行烃类物质的一段蒸汽转化反应；从外热式一段转化炉和换热式一段转化炉输出的两股一段转化气合并后进入二段转化炉，并向二段转化炉内加入富氧空气来实现CH4的深度转化反应；从二段转化炉输出的二段转化气即为制取的合成氨原料气。本发明发挥了换热式转化工艺节省燃料天然气消耗的特点，又可控制转化深度，在一定范围内灵活调节各转化炉的操作负荷；提高了装置运行的可靠性，而且可降低制氧装置能力，还利用了原有转化设备，也不须增设预热工艺介质的加热炉，从而大幅度节省投资。