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最常用的氨合成催化劑，就是鐵。在工業上，一般使用三氧化二鐵和氧化鐵的混合物作為催化劑，填充在氨合成塔中。在企業裡，催化劑有時候也俗稱為觸媒。
化肥企業開始生產之前，要向合成塔中吹入氫氮混合氣，並逐漸升溫。三氧化二鐵和氧化鐵與氫氣反應，還原成純鐵和水。把水排出後，催化劑便成為帶有許多微小孔洞的純鐵顆粒。這些微小孔洞增加了純鐵與氫氮混合氣的接觸面積，能夠最大限度地提高氫氮的反應速度。
這個過程，在企業中稱為合成工段的原始開車。如何投料，如何通入混合氣，溫度如何控制，都有一套特定流程，是化肥廠的核心技術之一。
原始開車之後，催化劑就能夠持續地發揮作用。但是，如果混合氣中除了氫氣和氮氣之外，還混有水蒸汽、一氧化碳、二氧化碳、氧、硫、砷、磷等物質，作為催化劑的純鐵就會與這些物質發生化學反應，生成鐵的化合物，從而失去催化作用，這種情況被稱為催化劑中毒或者觸媒中毒。
這其中，水蒸汽、一氧化碳、二氧化碳等造成的中毒，性質不太嚴重，只要再通入純淨的氫氮混合氣，又可以把鐵的化合物還原成純鐵。但如果是硫、磷、砷等物質造成的中毒，其形成的鐵化合物就無法還原，這就叫永久中毒，只能更換催化劑。
更換催化劑需要停車，裝填催化劑需要時間，裝填完畢後要進行原始開車，又需要時間。原始開車的時間一般需要150小時以上，相當於耽誤了一星期的生產。
此外，原始開車需要消耗大量的原料氣，還要用電加熱合成塔，以加快催化劑還原。這些消耗高達兩三萬元，這無疑也會加重化肥廠的虧損。
