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深冷分離法又稱為低溫精餾法，利用空氣中氮氣與氧氣的沸點不一致來分離氧氣和氮氣。由于氮氣的沸點（-196℃） 低于氧氣（-183℃），在液態(tài)空氣的蒸發(fā)過程中，液氮比液氧更容易變成氣態(tài)，而在空氣液化過程中，氧氣比氮氣更容易變成液態(tài)。由于氮氣與氧氣的沸點相差不大，液態(tài)空氣與氣態(tài)空氣需經(jīng)過反復(fù)多次的蒸發(fā)、冷凝、再蒸發(fā)過程（該過程稱為低溫精餾過程），終在精留塔頂部氣相餾分中就可以過得較高高純度的氮氣，氮氣的純度取決于精餾塔的塔板級數(shù)和精餾效率。

分解反應(yīng)
實驗室中常用來制取氮氣的方法是加熱亞硝酸鈉和的飽和溶液，具體反應(yīng)為：NH4Cl+NaNO2=NH4NO2+NaCl，NH4NO2=N2↑+2H2O。

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(shè)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(jī)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(fù)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(fù)熱、外供。

合成氨反應(yīng)
工業(yè)上的氨氣是由氫氣和氮氣直接合成的：N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)（反應(yīng)條件為高溫高壓、催化劑）。氨氣的合成是一個體積縮小的放熱反應(yīng)，體系壓強(qiáng)和降低體系溫度對合成反應(yīng)有利。
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