氮是惰性气体，常用于高温处理各种材料或零件的保护气氛。为此，应把氮气中的杂质（氧和水汽）清除到最低水平。
一般来说，由制氮机制取的氮气中含氧量小于0.5%时，宜采用脱氧剂直接除氧，含氧量为0.5-3%时，宜采用催化剂加氢除氧，含氧量大于3%时可采用分级催化除氧。因为氮气中含氧量过高，按化学计量所需的氢气量大，一次全部加入时，可能有爆炸的危险；且反应中放出的热量较大，易烧坏催化剂。因此，必须严格控制加氢量进行分级除氧。原料氮气中含氧量过高时，亦可用部分纯氮稀释原料气，使混合气体中含氧量小于3%再进行加氢催化除氧。
采用脱氧剂清除杂质氧的典型工艺流程：氮气经催化除氧器（除去氧）、水冷却器和吸附干燥器（除去水汽）、气体过滤器（除去尘埃颗粒）后，即得纯氮产品。
采用加氢催化除氧的典型工艺流程：首先在氮气中加适量氢气（添加量为氮气中含氧量的二倍以上），然后通过催化除氧器（除去氧）、水冷却器和吸附于燥器（除去水汽）、气体过滤器（除去尘埃粒）后，即得纯氮产品。
当氮气中含氧量较大（大于3%），可采用分级加氢催化除氧工艺，氮气在进入催化除氧器前，需要严格控制加氢量，通过催化除氧器1（一次除氧），再加入少量氢气进入催化除氧器2进行二次除氧。
如果原料氮气中含氧较高，对纯氮又要求不许有过量氢气存在。此时，氮气纯化装置采用先加氢催化除氧，再用活性氧化铜等除氢的方法纯化氮气，其典型的工艺流程为：在原料氮气中根据氧的含量，添加稍为过量的氢（按化学计量）后通过催化除氧器除氧，再通过电加热器和氧化反应除去氮气中的过量氢。常用的脱氢剂除活性氧化铜外，也可用银分子筛等。