PSA制氮用碳分子筛二十世纪五十年代，伴随着工业革命的大潮，碳材料的应用越来越广泛，其中活性碳的应用领域PSA制氮用碳分子筛
碳分子筛是利用筛分的特性来达到分离氧气、氮气的目的。在分子筛吸附杂质气体时，大孔和中孔只起到通道的作用，将被吸附的分子运送到微孔和亚微孔中，微孔和亚微孔才是真正起吸附作用的容积。如前图所示，碳分子筛内部包含有大量的微孔，这些微孔允许动力学尺寸小的分子快速扩散到孔内，同时限制大直径分子的进入。由于不同尺寸的气体分子相对扩散速率存在差异，气体混合物的组分可以被有效的分离。
国产分子筛由于受条件限制，对孔径大小控制的不是很好。市面上销售的碳分子筛微孔孔径分布在0.3～1nm，只有岩谷分子筛做到了0.28～0.36nm。碳分子筛的原料为椰子壳、煤炭、树脂等，步先经加工后粉化，然后与基料揉合，基料主要是增加强度，防止破碎粉化的材料；第二步是活化造孔，在600～1000℃温度下通入活化剂，常用的活化剂有水蒸气、二氧化碳、氧气以及它们的混合气。它们与较为活泼的无定型碳原子进行热化学反应，以扩大比表面积逐步形成孔洞活化造孔时间从10～60min不等；第三步为孔结构调节，利用化学物质的蒸气：如苯在碳分子筛微孔壁进行沉积来调节孔的大小，使之满足要求。
2012年，主要采用中低档碳分子筛，年总需求量在6000吨以上，随着我国经济的不断发展，工业尤其是化工业规模不断扩大，对碳分子筛的需求水平会逐年增长，尤其是近几年，国家对煤矿、油田、油轮的安全高度重视，强制油田、油轮配备制氮机，电子工业和材料工业的需求，进一步扩大了国内碳分子筛的需求量。据调查，自2000年以来，年平均增长率都在80%以上，前景十分广阔。
根据国际国内的分析，碳分子筛行业呈现以下发展趋势：，随着变压吸附制氮机的使用范围不断扩大，对碳分子筛的需求不断增加，这将进一步促进行业发展，未来几年，这一行业将从一个生僻的行业变得众所周知。其次，随着应用深度的提高，对碳分子筛的产氮量、氮回收率、堆密度、抗压强度等指标的要求越来越高，进一步提高产品性能指标将是这一行业今后发展的大趋势。第三，由于碳分子筛是变压吸附制氮机的主要构成要素，成本占整个设备的70%以上，因此，降低成本将是促进本行业发展的重要条件。今后一个时期，各企业将会在采用新材料新工艺方面不断探索，争取用低成本达到高水平。
该装置一般称为制氮机。其工艺流程是采用在常温下变压吸附法（简称P.S.A法），变压吸附为无热源的吸附分离过程，碳分子筛对被吸附组份（主要是氧分子）的吸附容量因上述原理在充压、产气时吸附，在降压排气时解吸，使碳分子筛再生。同时，床层气相富集的氮气穿过床层成为产品气，各步骤连为循环操作。
变压吸附过程循环操作包括：充压、产气；均压；降压、排气；然后再充压、产气；……几个工作阶段，形成循环操作过程。其根据流程的再生方法不同，可分为真空再生流程和常压再生流程。
P.S.A制氮机设备根据用户的需要可包括空气压缩纯化系统、变压吸附系统、阀门程序控制系统（真空再生的还需带有真空泵），及氮气供应系统。
碳分子筛制氮需要控制的条件
1、空气压缩纯化过程
纯原料空气进入碳分子筛吸附塔，是非常必要的，因为颗粒及有机气氛进入吸附塔会堵塞碳分子筛的微孔，并逐渐使碳分子筛的分离性能降低。
纯化原料空气的方法有：1使空压机的进气口远离有灰尘、油雾、有机气氛的场所；2通过冷干机、吸附剂净化系统等，后经处理后的原料空气进入碳分子筛吸附塔。
2、产品氮气的浓度和产气量
碳分子筛制取氮气，其N2浓度和产气量可根据用户的需要进行任意调节，在产气时间及操作压力确定时，调低产气量，N2浓度将提高，反之，N2浓度则下降。用户可根据实际需要调节。
根据碳分子筛对氧和氮的吸扩散速率不同，其吸附O2在短时间内就达到平衡，此时，N2的吸附量很少，较短的产气时间，可有效的提高碳分子筛的产气率，但同时也增加了伐门的动作频率，因此伐门的性能也很重要。一般选择吸附时间为30～120秒。小型高纯制氮机推荐使用短的产气时间，大型低浓度推荐使用长的产气时间。
PSA—N2精制装置有混合器、催化反应器、后冷却器、旋风分离器、过滤器、吸附式干燥器、氧分析仪、 流量计以及产品氮气缓冲罐组成。流程简图。根据持续监测出的实际氧含量，调节进入原料气中的配氢量。为了使过量氢达到小值，采用经特殊设计的混合装置和具有的氢气控制系统。混合气然后进入一催化反应器，在反应器内氢气与氧气发生放热反应，转化为水蒸气。经一后冷却器可使大部分水蒸气冷凝下来，并经过水分离器除去冷凝水。随后根据所需产品气露点，由一冷干机或吸附式干燥器进行干燥。冷干机可获得常压露点为-25℃的产品气，露点低于-40℃时需使用吸附式干燥器。产品气纯度通过氧分仪连续进行监测。当产品气纯度低于客户要求时放空。整套系统全部通过自控操作，无需操作人员。
