制氮设备是通过物理方法从空气中分离氮气的装置，其原理基于空气中氮气（78%）和氧气（21%）的浓度差异，结合不同气体组分的物理特性实现分离。目前主流的制氮技术包括深冷分离法、膜分离法和变压吸附法（PSA），其中PSA技术因灵活性高、能耗低而应用。

**1. 变压吸附法（PSA）**

PSA制氮设备由空气压缩机、吸附塔、控制系统等组成。压缩空气经除尘、除油、干燥后进入装有碳分子筛的吸附塔。碳分子筛通过微孔结构优先吸附氧气、二氧化碳和水蒸气，而氮气因分子直径较大难以被吸附，从而在吸附塔顶部富集为高纯度氮气（纯度可达99.999%）。当吸附塔饱和后，系统通过释放被吸附气体，实现分子筛再生。通常采用双塔交替吸附-解吸的连续工作模式。

**2. 膜分离法**

利用中空纤维膜对气体渗透速率的差异进行分离。压缩空气进入膜组件时，氧气、水蒸气等"快气"优先透过膜壁排出，氮气作为"慢气"在膜管内富集输出。该方法结构简单但氮气纯度较低（95%-99.5%），适合移动设备或低纯度需求场景。

**3. 深冷分离法**

通过压缩空气液化后，利用氮、氧沸点差异（氮-196℃/氧-183℃）在分馏塔中进行精馏分离。这种方法可同时生产液氮、液氧，纯度高达99.9999%，但设备投资大、启动时间长，主要用于大规模工业制氮。

现代制氮设备普遍配备智能控制系统，实时监测压力、流量和纯度参数，通过PID算法优化运行效率。典型应用包括电子行业保护气、食品保鲜、化工合成及生产等领域，不同工艺可根据需求选择合适的技术方案，在能耗、纯度和成本之间取得平衡。