制氮机主要采用两种方法制取氮气：变压吸附法（psa） 和膜分离法。其中，变压吸附法（psa） 是目前应用广泛、技术成熟、市场占有率的工业制氮技术。
1. 变压吸附法（psa - pressure swing adsorption）
* 原理： 利用特定吸附剂（通常是碳分子筛，cms）对空气中不同气体组分（主要是氧气和氮气）的吸附能力差异，以及在压力变化下吸附能力随之变化的特性。
* 工作流程：
1. 压缩与预处理： 环境空气经空压机压缩（通常至0.6-0.8 mpa），然后经过精密过滤器、冷冻干燥机等去除油、水、尘埃等杂质，得到洁净的压缩空气。
2. 吸附分离： 洁净的压缩空气进入装有碳分子筛的吸附塔。碳分子筛具有优先吸附氧气、二氧化碳和水蒸气，而让氮气分子较快通过的微孔结构。在高压下，氧气等被大量吸附在分子筛表面和孔隙中，氮气则作为产品气流出吸附塔。
3. 均压： 当吸附塔内分子筛接近吸附饱和时，系统自动切换气流。该塔停止进气并开始（通常通过与其他已完成再生的塔进行均压，回收能量）。过程使得被吸附的气体（主要是氧气）分子的吸附力减弱。
4. 解吸再生： 吸附塔进一步至常压或接近常压（甚至抽真空），同时通入少量产品氮气进行逆向冲洗（吹扫）。此时，被吸附的氧气、二氧化碳、水蒸气等杂质气体从分子筛中脱附（解吸）出来，作为废气（富氧气）排空。分子筛得到再生，恢复吸附能力。
5. 均压升压与切换： 再生完成的吸附塔，首先利用其他塔的均压气体进行升压，然后再次充入压缩空气，开始下一个吸附产氮循环。系统通常由两个或多个吸附塔组成，通过程序控制阀门的切换，实现吸附、解吸、再生的循环交替，从而连续稳定地产出氮气。
* 特点： 设备结构相对简单，自动化程度高，启动快（几分钟内），操作维护方便，能耗适中，氮气纯度范围广（通常95% - 99.999%可调），是中小流量（几nm³/h到数千nm³/h）工业用户的。
2. 膜分离法
* 原理： 利用不同气体在特定高分子聚合物膜材料中渗透速率（溶解-扩散-解吸）的差异进行分离。
* 工作流程：
1. 压缩与预处理： 与psa法类似，空气需经压缩和严格净化（除油、水、尘）。
2. 膜分离： 洁净的压缩空气进入由成千上万根中空纤维膜丝组成的膜分离器。氧气、水蒸气等“快气”分子在膜壁中溶解和扩散的速率远高于氮气（“慢气”）。因此，这些“快气”优先渗透过膜壁，在膜组件的低压侧（渗透侧）被收集并作为废气排空。而渗透速率较慢的氮气则滞留在膜组件的高压侧（滞留侧），作为产品气输出。
* 特点： 设备结构极其简单（无移动部件），体积小，重量轻，启动瞬间完成，噪音低，维护需求极低。但氮气纯度通常较低（95% - 99.5%），且纯度与产气量、进气压力强相关（压力越高，纯度越低；提高纯度会显著降低产量）。能耗相对psa法可能略高或相当。更适用于对纯度要求不高（<99.9%）、空间受限、需要极低维护的场合。
补充说明：低温精馏法
虽然大型空分装置（生产液氧、液氮、液）普遍采用低温精馏法，但专门用于生产气态氮的“制氮机”很少采用此方法。因其设备庞大复杂、投资高、启动时间长（数小时至数十小时），仅在经济规模极大（产气量数万nm³/h以上）且需要同时生产多种高纯度气体或液体的场合才具有优势。
总结： 现代制氮机的主流技术是变压吸附法（psa），以其成熟可靠、纯度可调范围广、适应性强占据主导地位；膜分离法则以其简单紧凑、免维护的特性在特定纯度要求的中小流量市场占有一席之地。选择哪种技术取决于用户对氮气纯度、流量、压力、设备投资、运行成本、空间和维护要求的具体平衡。
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