1. 變壓吸附的原理
利用空氣中的氧和氮在碳分子篩中擴散率的差異原理，氧分子被碳分子篩大量吸附，氮分子在氣相中富集而達到氧氮分離的一種物理原理。碳分子篩對氧的吸附容量隨壓力變化會有明顯差異，降低壓力，即可解吸碳分子篩中吸附的氧分子。使碳分子篩再生，從而達到碳分子篩重復循環使用
在吸附平衡情況下，任何一種吸附劑在吸附同一氣體時，氣體壓力越高，則吸附劑的吸量越大。反之，壓力越低，則吸附量越小。如圖所示：
在空氣壓力升高時，碳分子篩將大量吸附氧氣、二氧化碳和水分。當壓力降到常壓時，碳分子篩對氧氣、二氧化碳和水分的吸附量非常小。
變壓吸附設備主要由A、B二只裝有碳分子篩的吸附塔和控制系統組成。當壓縮空氣（壓力一般為0.85Mpa）從下至上通過A塔時，氧氣、二氧化碳和水分被碳分子篩所吸附，而氮氣則被通過并從塔頂流出。當A塔內分子篩吸附飽和時便切換到B塔進行上述吸附過程并同時對A塔分子篩進行再生。所謂再生，即將吸附塔內氣體排至大氣從而使壓力迅速降低至常壓，使分子篩吸附的氧氣、二氧化碳和水分從分子篩內釋放出來的過程。
2. 制氮系統工藝流程
壓縮空氣經凈化處理除去大量的油、水份之后進入空氣緩沖罐，再經過濾器和活性炭過濾器進一步除去水分，微油霧等有害雜質，經空氣緩沖罐緩沖后進入二個填裝吸附劑的變壓吸附分離系統制氮機組。
潔凈的壓縮空氣由吸附塔底端進入，氣流經空氣擴散裝置（萬向螺旋或瓷球）擴散以后，均勻進入吸附塔，進行氧氮吸附分離，然后從出口端流出氮氣，進入氮氣緩沖罐，這一產氮過程約1分鐘，之后經均壓和減壓（至常壓），脫除所吸附的雜質組分（主要為氧氣），完成吸附劑的再生。二個吸附塔交替循環操作，連續送入原料空氣，連續生產純度≥99.5%氮氣，產量為50Nm3/h，氮氣輸出壓力為0.8MPa（可調）,氮氣露點為-45℃。
（1）吸附塔的結構特點
吸附塔是整個制氮系統的核心部分，空氣中的氧氮分離過程是在吸附塔中完成的。
如上圖所示，吸附塔由圖示中的各部分組成，其的內結構設計（萬向螺旋或填充瓷球改變氣流方向），使氣流均勻、平穩的進入分子篩床層，限度減輕氣體分子對碳分子篩的撞擊，更有利于保證氮氣純度、保證碳分子篩的長期有效使用。充分考慮并避免了吸附過程中氣體對分子篩的高速沖擊，避免了氣流高速沖擊帶來的分子篩粉化現象，同時避免了粉化的粉末進入管道、閥門，引起的閥門泄漏、卡死等現象。
的分子篩復合床結構，保證了進入碳分子篩的空氣含水量低于-40℃的水準，使得碳分子篩不至于吸附過量的水分而影響機械強度的下降，有利于碳分子篩的長期使用壽命。
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