PSA制氮機屬于常溫工業制氮模式的一種。將碳分子篩作為吸附劑，利用加壓吸附，降壓解吸的原理從空氣中吸附和釋放氮氣。
碳分子篩的孔徑分布特性使其能夠實現O2、N2的動力學分離。這樣的孔徑分布可使不同的氣體以不同的速率擴散至分子篩的微孔之中，而不會排斥混合氣（空氣）中的任何一種氣體。碳分子篩對O2、N2的分離作用是基于這兩種氣體的動力學直徑的微小差別，O2分子的動力學直徑較小，因而在碳分子篩的微孔中有較快的擴散速率，N2分子的動力學直徑較大，因而擴散速率較慢。壓縮空氣中的水和CO2的擴散同氧相差不大，而氬擴散較慢。吸附塔富集出來的是N2和Ar的混合氣。
制氮機配選空壓機有一定的要求。，一般情況下選用螺桿空氣壓縮機比較實惠，螺桿式空氣壓縮機比制氮機大20%就行。選空壓機時先要看的是處理量有，然后看工藝要求，雖然現在大體上的工藝一致，但是在各行各業應用上的工藝還會有少許偏差就是看壓縮機的功率。
由于裝填后的分子篩不可能是絕對緊密的，在強氣流吹掃下，分子篩因產生快速位移而出現沸騰現象，造成分子篩間的碰撞、摩擦，從而大大降低了其強度，甚至可導致其粉化、失效，為避免出現這種情況，本機吸附塔除設置進氣分流裝置、復合流化床用以改變氣流運動方向、降低對分子篩的沖擊力、有效改善氣體分布、消除氣體附壁現象帶來的影響外，還設置了分子篩自動調隙復合壓緊裝置，充分控制了分子篩的沸騰現象，當分子篩因振動下沉時，自動調隙壓緊裝置上的調節機構可以及時自動補充下沉量，而不出現沸騰空間。
因為PSA空分制氮是通過加壓吸附、常壓解吸從空氣中直接制取氮氣，所以空壓機是提供氣體壓縮的動力源。目前廣泛使用的空壓機主要有螺桿空壓機和活塞空壓機兩大類，都可用于制氮系統。一般來說，螺桿空壓機氣量損耗少，產氣效率高，噪音低，維修量較小，但壓縮空氣中一般都含油，價格相對較高；活塞空壓機現有無油潤滑和有油潤滑兩種，對于制氮系統來說，配套使用無油潤滑空壓機。
空壓機的排氣量根據制氮機的規格而定。一般為了不使空壓機一直滿負荷運轉，螺桿空壓機的排氣量一般要比制氮機要求的氣量大10~15%，活塞空壓機一般要比要求的排氣量大20~25%空壓機的額定排氣壓力選擇為0.8~1.0Mpa，排氣壓力過高、過低均不好。
