PSA制氮机根据变压吸附原理从洁净的压缩空气中持续分离出不同纯度的氮气。

PSA制氮机中，暴风雪填充方式的碳分子筛（CMS）的压铸铝筒通过上下均气上盖和底座连成，形成一个分离系统，压缩空气通过底部的均气底座进入“在线”系统，在碳分子筛间流动，其中的氧气被碳分子筛吸附，而氮气则可以通过碳分子筛。

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整个分离系统每隔一段时间（这个时间是预设时间）控制系统自动切换到均压状态，在线分离模式的压力等于还原再生模式的压力，均压完成后分离模式切换到再生模式，氧气就会从碳分子筛上解吸附到大气中，一小部分出口氮气会作为反吹气体，加速碳分子筛的再生。
同时，另外一个再生完成的吸附筒切换到分离模式，继续在线分离氮气，碳分子筛系统在在线分离和还原再生之间切换，以提供连续不断的氮气。
PSA制氮机内部可以选配干燥器，每隔压铸铝底部都会安装一个干燥器，一体式干燥器不需要维护，使用寿命与碳分子筛一致，如果干燥器外置，不但需要额外的反吹气完成干燥介质的再生（通常会消耗20%的干燥进气空气）而且还会因为干燥器外置而造成一定的压力损失，而干燥器集成在制氮机内部，就避免这些能量消耗，降低运行成本。
制氮机内装有氧分析仪，可以持续监控氮气流中的氧浓度，如果出口浓度超过要求的浓度时，氮气出口关闭，气体将会排放到大气中，当浓度恢复到正常值时，制氮机系统继续工作。
制氮机可以与空压系统组成撬装成套使用，节约空间。