在工业气体领域，纯度 95%–99.999% 的氮气需求逐年攀升， PSA（Pressure Swing Adsorption，变压吸附）制氮机凭借“就地制取、即开即停”的灵活性，已成为替代液氮蒸发、瓶氮分装的主流方案。其本质是一场“吸附—再生”的循环博弈：利用碳分子筛（CMS）在高压下对氧分子选择性吸附、低压下快速解吸的特性，把空气中的氧、水分、二氧化碳截留，让氮气富集流出。
整套流程可拆成五步：
- 压缩与净化——环境空气经螺杆空压机升压至 0.7–1.0 MPa，由冷干机、三级过滤器除去水分、油雾与颗粒，露点降到 –20 ℃以下，含油≤0.01 ppm，避免 CMS“中毒”。
- 吸附分离——洁净空气进入双塔（A 塔与 B 塔）之一，塔内装满 1.5 mm 柱状 CMS。在 0.8 MPa 下，氧分子被微孔捕获，氮气在塔顶富集，经止回阀流入缓冲罐；当氧传质前沿接近塔出口时，系统自动切塔。
- 均压降——A 塔结束吸附后，其顶部富氮区与 B 塔底部连通 1–2 s，回收 30%–40% 氮气能量，降低压缩机功耗。
- 真空/常压解吸——A 塔压力瞬间降至 50 kPa（真空型）或大气压（常压型），CMS 释放氧气，同时引入少量产品氮反向冲洗，使氧分压进一步降低，确保 CMS 再生完全。
- 充压待机——A 塔重新充压至吸附压力，等待下一轮切换；双塔交替，周期 60–120 s，实现连续产氮。
- 通过调节吸附时间、均压方式和反吹比， PSA 可在 95%–99.999% 范围内任意设定氮纯度，产气量随纯度升高呈指数下降，因此选型时应遵循“够用即好”原则，避免过度追求高纯度而牺牲经济性。
