氮氣（Nitrogen），是氮元素形成的一種單質(zhì)，化學式N?。常溫常壓下是一種無色無味的氣體，只有在高溫高壓及催化劑條件下才能和氫氣反應生成氨氣，在放電的情況下能和氧氣化合生成一氧化氮；即使Ca、Mg、Sr和Ba等活潑金屬也只有在加熱的情形下才能與其反應。

瑞典化學家卡爾·謝勒（Carl Scheele）和蘇格蘭植物學家丹尼爾·盧瑟福（Daniel Rutherford）在1772年分別發(fā)現(xiàn)了氮。牧師卡文迪許和拉瓦錫也在差不多的同一時間立地獲得了氮。Rutherford在他的老師Joseph Black的啟發(fā)下，研究含碳物質(zhì)在有的空氣中燃燒后所留下的殘余“空氣”的性質(zhì)時，他用KOH除去CO2，從而獲得了氮。他認為這是從已燃燒的物質(zhì)中吸收了燃素的普通空氣。有些人不顧A. L. Lavoisier的研究成果，直到1840年還在爭論關于氮氣的基本性質(zhì)。

氮氣是一種有惰性的氣體，一般不與其他物質(zhì)發(fā)生反應，但在一定條件下，氮可與堿金屬或堿土金屬反應，相當于在氮分子的反鍵分子軌道上填充一個電子，金屬的給電子能力越強，反應越易進行。如，在常溫下鋰可與氮直接反應，而鈣需要加熱到一定條件才能于氮氣反應：


ⅢA和ⅣA族的一些元素在加熱條件下能與氮氣反應：


在高溫、高壓和催化劑存在的條件下，氮能與氫反應生成氨：

深冷分離法
深冷分離法工藝已經(jīng)歷了100多年的發(fā)展，先后經(jīng)歷了高壓、高低壓、中壓和全低壓流程等多種不同的工藝流程。隨著現(xiàn)代空分工藝技術(shù)和設備的發(fā)展，高壓、高低壓、中壓空分流程已基本被淘汰，能耗更低、生產(chǎn)更安全的全低壓流程已成為大中型低溫空分裝置的。
全低壓空分工藝根據(jù)氧氮產(chǎn)品壓縮環(huán)節(jié)不同，又分為外壓縮流程和內(nèi)壓縮流程。全低壓外壓縮流程生產(chǎn)出低壓氧氣或氮氣，然后經(jīng)外置的壓縮機將產(chǎn)品氣體壓縮至所需壓力供給用戶。全低壓內(nèi)壓縮流程將精餾產(chǎn)生的液態(tài)氧或液態(tài)氮在冷箱內(nèi)通過液體泵加壓至用戶所需壓力后汽化，并在主換熱器內(nèi)復熱后供給用戶。主要工藝過程為原料空氣過濾、壓縮、冷卻、純化、增壓、膨脹、精餾、分離、復熱、外供。
氨分解法
在高溫且有鎳的催化下，氨逐漸分解為氮氣與氫氣：

然后把混合氣在燃燒室內(nèi)燃燒并控制空氣比例，讓氫氣不完全燃燒，其燃燒生成物通過除氧，干燥則可得到不同氮氫混合比的保護性氣體（其氫含量可控制在1%~25%）被使用于銅材的光亮退火（此方法僅適用于氮氣氫氣來源困難而氨價格又較低廉的情況時）。