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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℃），在液態空氣的蒸發過程中，液氮比液氧更容易變成氣態，而在空氣液化過程中，氧氣比氮氣更容易變成液態。由于氮氣與氧氣的沸點相差不大，液態空氣與氣態空氣需經過反復多次的蒸發、冷凝、再蒸發過程（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和精餾效率。

大氣中約有4,000萬億噸氣體，其中氮氣占78%。氮氣微溶于水和酒精。它是不可燃的，被認為是一種窒息性氣體（即，呼吸純凈的氮氣會剝奪人體的氧氣）。盡管氮被認為是一種惰性元素，但它會形成一些非常活躍的化合物。它可用作稀釋劑并控制自然的燃燒和呼吸速率，在較高的氧氣濃度下會更快。氮可溶于水和酒精，但基本上不溶于大多數其他液體。它在生活中是必不可少的，其化合物可用作食物或肥料。氮用于制造氨和硝酸。氮氣在環境溫度和中等溫度下基本上是惰性氣體。因此，大多數金屬都容易處理它。在升高的溫度下，氮可能對金屬和合金具有侵蝕性。

氮氣主要是從大氣中分離或含氮化合物的分解制得的。 [1]  每年通過液化空氣生產超過3,300萬噸的氮氣，然后使用分餾的方法在大氣中生產氮氣以及其他氣體。

該方法是以壓縮空氣為原料，一般以分子篩為吸附劑，在一定的壓力下，利用空氣中氧氣和氮氣分子在不同分子篩表面吸附量的差異，在一定時間內氧在吸附相富集， 氮在氣體相富集，實現氧、氮分離；而卸壓后分子篩吸附劑解析再生，循環使用。 [3]  吸附劑除了分子篩之外，還可應用活性氧化鋁、硅膠等。 
目前， 常用變壓吸附制氮裝置是以壓縮空氣為原料，碳分子篩為吸附劑，利用氧和氮在碳分子篩上的吸附容量、吸附速率、吸附力等方面的差異及分子篩對氧和氮隨壓力不同具有不同的吸附容量的特性來實現氧、氮分離。首先，空氣中的氧被碳分子篩優先吸附，從而在氣相中富集氮氣。為連續獲得氮氣，需兩個吸附塔交替工作。
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