碳分子筛制氮机是由碳分子筛吸附、解析的变压过程实现制氮的。碳分子筛是一种以焦炭为主要原料，经过研磨、氧化、成型、碳化，并经过特殊的孔型处理工艺加工而成的。利用表面积很大的焦炭分子筛将O₂吸附并排出高浓度的N₂。
由于碳分子筛的孔径分布特性使其能够实现N₂和O₂的动力学分离，这样的孔径分布可使不同的气体以不同的速率扩散，O₂分子的动力学直径较小，在碳分子筛表面有较快的扩散速率，N₂分子的动力学直径较大，因而扩散速率较慢。压缩空气进入吸附塔后，O₂、N₂的吸附曲线如图4-25所示。
由吸附曲线可以看到，当O₂、N₂在分子筛吸附剂微孔内扩散时，直径较小的O₂分子以较快的速度向微孔内扩散，并优先被分子筛吸附，在短时间内O₂的吸附量大大超过N₂的吸附量，再用解析方法释放分子筛中吸附的O₂成分，而N₂作为产品从吸附罐中获得。经过多次使用后的饱和的碳分子筛可以通过减压得到再生。
