在化肥工业中的应用

氮气是氮肥工业的主要原料,如硝酸铵含氮36%、硫酸铵含氮21%、尿素含氮46.7%。氮气在氮肥厂开工生产前，或在系统大修后，还用来置换管道和容器内的空气或煤气，以确保安全操作。
在小型水煤气制合成氨的工厂中，加氮后氮、氢比例稳定，操作平稳，同时可降低合成氨的电耗。此外还用精氮(99.99%)保护触媒。用纯液氮洗涤精制的氢氮混合气，使得惰性气体（甲烷和氢）极微，一氧化碳和氧的含量不超过20PPm。这个氮洗，氮气的消耗量约为750米3/吨氨左右。
有了合成氨这个原料气，就可以制造各种肥料，1吨合成氨可生产硝铵2~2.2吨，硫铵3.8~4吨，尿素1.5~1.7吨。氧气作粉煤或重油的气化剂，氮气参与合成作原料气，并作装置的安全保护气（触煤保护就要99.99%的纯氮气）。如以粉媒气化，每吨合成氨耗氧500~900m3；如以重油气化，每吨合成氨耗氧250~700m3；以渣油气化，每吨合成氨耗氧850~940m3；石灰氮是一种化学氮肥，1吨石灰氮要消耗氮气300~500m3，现石灰搂主要制双氰胺，硫脲和氰熔体等化工产品。大化肥装置均配置大型空分设备。
在化学工业中的应用
化学工业与化肥工业及石油化工、石油化纤工业，对氮的需求量都大。苏联63.7%的氮气用于化学与化肥工业上，在氮、尿素、已内酰胺、乙烯、丙烯、聚氯乙烯、人造纤维、合成纤维、硅橡胶制品、电缆合成革等生产中，氮作为工艺气体已广泛应用与研究开拓。特别是乙烯装置在石油化工中具有特殊重要的地位。我国乙烯工业经近30年的发展，已初具规模。1993年全国乙烯产量203万吨，预计2000年我国乙烯的需要量将超过500万吨，2010年将达到800~1000万吨。现国外乙烯装置是向大型化发展，新建装置规模多数在30~70万吨/年。
氮气在化工厂，主要用作保护气、置换气、洗涤气，以保障安全生产。如聚丙烯生产，要用纯氮（99.99%）作保护气、置换气。高纯氮气是化纤生产至关重要的气体，如辽阳石油化纤总厂有三套3000m3/h高纯氮装置。合成革厂也要用高纯氮气保护，如烟台合成革厂有一套1000m3/h高纯氮装置。林产化工厂也要用氮，作为敏胶涂料、松香、树脂等生产过程的工艺保护气。可以说化工厂是用氮大户，氮气是化工厂的"保安气"，开拓化工用氮是大有可为的。
在机械工业中的应用

金属的切割和焊接：氢一氧焰、氧一乙炔焰在机械工厂中对板材、容器的切割、焊接。氧一丙烷焰切割可提高切割面的光洁度。代替了部分零件的铸、锻、铣、创。利用氩的惰性，在电孤焊时用氩作保护气体，可防止被空气氧化、氮化、钛、钼及合金和不锈钢等。
金属热处理：氮是一种中性气体。在非活化状态下，氮可用作保护加热，防止钢铁的氧化、脱碳，因而广泛地用于光亮淬火、光亮退火、光亮回火等热处理工艺中。在真空热处理时，氮气常作为冷却介质使用；充氮加压油淬时，氮气既可保护真空炉的电热元件，又可通过调节氮气压力，提高钢件的淬硬性。在一定电压和低真空状态下，氮会电离，可进行离子渗氮和离子氮碳共渗。在渗碳、渗氮时，常用氮气进行炉内吹洗、排气，炉门的气帘密封，渗碳后的防氧化冷却；在停气断电时，将氮气送入炉内，可防止炉气爆炸，保证安全操作。氮基气氛处理具有节省能源、气源丰富、安全经济、适应性广等优点。业已表明，它已能稳定地用于退火、淬火、渗碳、渗氮等多种热处理工序。 为制造出高质量的欧元硬币，制造工艺中所用的钢合金硬币冲模必须经过特别的热处理。
容器内有害气体的置换：对容器进行置换是将容器内的有害气体或蒸汽去除掉，主要方法是导入惰性气体，去置换容器内的有害气体，如：氧、水分、氢、苯、一氧化碳、丙烯、丙酮、液化天然气等易燃、易爆气体，以降低容器内的有害介质浓度，将其控制在安全的范围内。通过对容器的置换，达到防火、防爆、防腐的目的及使容器内的氧含量或水分降低到安全水平。
钴炉化学清洗：钴炉在采用氢氟酸清洗和氨洗结果排除废液时，用充入氮气式顶排可以得到较好漂洗耳恭听效果，为防止钴炉内腔产生二次锈蚀。
在浮法玻璃生产中的应用

我们知道，锡槽在浮法玻璃生产中是玻璃成型的关键热工设备，因为玻璃液是在熔融的锡液表面摊薄或堆厚成各种厚度的产品的。所以，锡槽工况的好坏对玻璃的质量、产量都起到至关重要的作用。而氮基气氛既是锡槽的惰性保护气，又是还原气，它对锡槽的正常运行工况起着决定性的作用。对锡槽内输送氮气时，必须要求连续、稳定，尽量少含氧含量。一旦供气产生波动（或供气中断）都将使得外界的氧分大量渗入锡槽内部，引起锡氧化，生成的氧化锡和氧化亚锡大量挥发，造成锡槽内一片混浊，生产无法进行。 迄今，国内已有40余条浮法玻璃生产线在运行（尚有一部分浮法生产线正在建设之中）。倘若将已投运的浮法生产线中的氧气或富氧空气加以回收，每年至少可回收纯氧11563万立方米。若将这部分氧全部添加到窑炉内助燃的话，仅从节能这一项讲就可节省燃料17103.2吨/年（折合标煤），这里还没包括减少排烟量所节省的能耗。
另外，采用富氧燃烧可提高火焰温度，改善燃烧状况，减少烟道污染，所以说它具有良好的企业效益和社会效益。由此可见，富氧燃烧工艺具有投资少、效益高，安全可靠，性能稳定等特点，值得在浮法玻璃生产线上推广应用。
在石油开采领域中的应用
氮气，国外已作为强化采油气体。美国太阳石油公司原注天然气，如停注最多只能再生产一年；后采用注氮，可再持续生产20年。美国七十年代开始用含氮气85%以上和含二氧化碳15%以下的烟道气进行提高油田采收率研究和工业试验。至八十年代中期，日注氮气量总计达到1500万m3（每年50亿m3以上）。1986年，美国用氮气驱油的油田增加28.6%。1987年5月，美国德士古公司获准在埋藏41砂层的区块上进行注氮作业，在进行的三个注氮周期中，在每一个周期内，15天注氮110万m3。由于注氮成功，该区块获增产原油约0.88万吨。
氮气作为"驱油气体"，要求无油无水的干燥氮，纯度99.99%以上，注入压力20~60兆帕。1985年5月4日，我国首次氮气泡沫压裂在辽河油田施工成功，标志着我国氮气泡沫压裂工艺技术已向国际先进水平起步。施工中，氮气排量每分钟为540m3，累计用氮气量19879m3，液氮量28.56m3。施工新用设备中，有液氮泵车4台、45m3贮液罐2个、液氮罐车1台。施工结束后反排顺利，日产油从压前4吨增加到压后的13吨。中原油田、大庆油田在压裂增产中，也应用了挤入液氮助排的方法。从1997年起，辽河、江汉、胜利三大油田上了六套油田现场制氮注氮装置，用于三次采油来提前采收率，经几年运行均取得可喜成果。
在煤气化和煤液化工业上的应用
煤气化工业：煤气化工业的发展,对我国化肥、煤化工、冶金、城市煤气、建材等产业的技术升级，节能降耗和污染冶炼具有十分重要意思。符合国家产为政策和可持续发展战略要求，市场前景极为广阔。利用德士古合成煤气制造甲醇，已成为当前煤化工的重点，这是因为它以煤为原料比用石油作原料成本低，并且甲醇用途越来越广。估计德士古煤气化化工工业在我国将会大量发展。而制造1m3德士古合成煤气需耗氧大约在0.37~0.43m3，一台φ2790×6989mm德士古煤气化炉，每天可气化500t煤，生产90万m3合成煤气，每小时大约需耗氧15000m3±10%左右，抚顺恩德机械有限公司40000m3/h恩德粉煤气化装置正式在我国氮肥行业合成气生产中得到推广应用。 灰熔聚流化床粉煤气化技术在陕西秦晋煤气化工程已获得成功。灰熔聚流化床粉煤气化技术是我国自主开发的洁净煤气化技术，它借助气剂空气（氧气或富氧）和蒸气的吹入，使床层中的煤粒沸腾起来，在燃烧产生的高温条件下使两相充分混合接触，发生煤的热解和碳还原反应，最终达到煤的安全气化。
据专家提出，21世纪煤液化技术是我国能源发展方向。目前，用煤合成油有间接（热裂解或催化加氢）和直接（煤气化）液化两种方法。现在世界上煤液化生产合成石油的路线主要是通过煤气化生产合成气，然后再合成油。美国联炭公司也研究指出，从煤生产合成燃料的转化过程中使用95%~98%的中纯氧，可节能3%~8.5%。在煤的气化过程中，氧气用作将固体煤转化成可燃气体混合物的氧化剂；在煤的液化过程中，氧气用作使煤从贫氢固体烃转化成富氢液体烃的媒介物，且用氧量很大，生产1吨煤合成燃料所需氧气量，最少为0.3吨氧/1吨煤，也可能达到1吨氧/1吨煤。所以产量为10万桶/日的合成燃料装置，需要10~20套并联安装的58400~73000m3/h制氧机。
以重油为原料改用煤为原料的中型氨厂各种改造方案的消耗指标（折合氨产量约10t/h），其中氧气耗量为：水煤浆加压气化（常规型炉）为9264m3/h（标志下同）；水煤粉加压气化（两区双温炉型）为7333m3/h；干燥粉加压气化为7179m3/h；无烟块煤常压富氧连续气化，我国神华煤液化示范工程将是世界上第一个采用煤直接液化技术来实现大规模合成油。