擴展快，從初的過濾雜質逐漸發(fā)展到分離不同組份。與此同時，隨著技術的進步，人類對物質的加工能力也越來越強，在這種情況下，碳分子篩應運而生。

碳分子篩是利用篩分的特性來達到分離氧氣、氮氣的目的。在分子篩吸附雜質氣體時，大孔和中孔只起到通道的作用，將被吸附的分子運送到微孔和亞微孔中，微孔和亞微孔才是真正起吸附作用的容積。如前圖所示，碳分子篩內部包含有大量的微孔，這些微孔允許動力學尺寸小的分子快速擴散到孔內，同時限制大直徑分子的進入。由于不同尺寸的氣體分子相對擴散速率存在差異，氣體混合物的組分可以被有效的分離。

我國碳分子篩的研發(fā)是在上個世紀八十年代開始的，比美國晚大約二十年。當時國際市場有供應的主要是德國BF和日本武田產的碳分子篩，價格約在20萬元/噸，但其產氮量為100NM3/h.t左右，到九十年代升級為產氮量185NM3/h.t。當時國產碳分子篩（長興中泰的前身長興化工廠產）的產氮量只有140NM3/h.t，指標雖然落后有近30%的差距，但也改寫了中國只能依賴進口碳分子篩的歷史，實現(xiàn)了從無到有的一次飛躍！又由于國產碳分子篩的價格低廉，從而迫使進口碳分子篩的價格有了大幅度的下降，為國家節(jié)約了外匯的同時也推動了國內PSA制氮裝置的蓬勃發(fā)展。

該裝置一般稱為制氮機。其工藝流程是采用在常溫下變壓吸附法（簡稱P.S.A法），變壓吸附為無熱源的吸附分離過程，碳分子篩對被吸附組份（主要是氧分子）的吸附容量因上述原理在充壓、產氣時吸附，在降壓排氣時解吸，使碳分子篩再生。同時，床層氣相富集的氮氣穿過床層成為產品氣，各步驟連為循環(huán)操作。
變壓吸附過程循環(huán)操作包括：充壓、產氣；均壓；降壓、排氣；然后再充壓、產氣；……幾個工作階段，形成循環(huán)操作過程。其根據流程的再生方法不同，可分為真空再生流程和常壓再生流程。
P.S.A制氮機設備根據用戶的需要可包括空氣壓縮純化系統(tǒng)、變壓吸附系統(tǒng)、閥門程序控制系統(tǒng)（真空再生的還需帶有真空泵），及氮氣供應系統(tǒng)。

碳分子篩制氮需要控制的條件
1、空氣壓縮純化過程
純原料空氣進入碳分子篩吸附塔，是非常必要的，因為顆粒及有機氣氛進入吸附塔會堵塞碳分子篩的微孔，并逐漸使碳分子篩的分離性能降低。
純化原料空氣的方法有：1使空壓機的進氣口遠離有灰塵、油霧、有機氣氛的場所；2通過冷干機、吸附劑凈化系統(tǒng)等，后經處理后的原料空氣進入碳分子篩吸附塔。
2、產品氮氣的濃度和產氣量
碳分子篩制取氮氣，其N2濃度和產氣量可根據用戶的需要進行任意調節(jié)，在產氣時間及操作壓力確定時，調低產氣量，N2濃度將提高，反之，N2濃度則下降。用戶可根據實際需要調節(jié)。

PSA—N2精制裝置有混合器、催化反應器、后冷卻器、旋風分離器、過濾器、吸附式干燥器、氧分析儀、 流量計以及產品氮氣緩沖罐組成。流程簡圖。根據持續(xù)監(jiān)測出的實際氧含量，調節(jié)進入原料氣中的配氫量。為了使過量氫達到小值，采用經特殊設計的混合裝置和具有的氫氣控制系統(tǒng)?；旌蠚馊缓筮M入一催化反應器，在反應器內氫氣與氧氣發(fā)生放熱反應，轉化為水蒸氣。經一后冷卻器可使大部分水蒸氣冷凝下來，并經過水分離器除去冷凝水。隨后根據所需產品氣露點，由一冷干機或吸附式干燥器進行干燥。冷干機可獲得常壓露點為-25℃的產品氣，露點低于-40℃時需使用吸附式干燥器。產品氣純度通過氧分儀連續(xù)進行監(jiān)測。當產品氣純度低于客戶要求時放空。整套系統(tǒng)全部通過自控操作，無需操作人員。