氮氣的最大來源、最低成本是空氣，空氣中的主要成分是氧氣和氮氣。它們各占約22％與78％。當然還有二氧化碳、水蒸汽及少量的惰性氣體。因此，制氮機實質就是“空分”設備，只要把氧氣與氮氣分開則可。

制氮機應根據其氮氣的純度高低去選擇，如純度要求不高可選用分子篩制氮機，如純度要求高，則選用冷凍法制氧機。

冷凍法制氮機是利用氧氣和氮氣的沸點不同（氧氣沸點為-183℃，氮氣沸點為-196℃），首先把空氣預冷、凈化(去除空氣中的少量水分、二氧化碳、乙炔、碳氫化合物等氣體和灰塵等雜質)，然后進行壓縮、冷卻，使之成為液態空氣。然后，利用氧和氮的沸點的不同，在精餾塔中把液態空氣多次蒸發和冷凝，將氧氣和氮氣分離開來，得到純氧(可以達到99．6％的純度)和純氮(可以達到99．9％的純度)。如果增加一些附加裝置，還可以提取出氬、氖、氦、氪、氙等在空氣中含量極少的稀有惰性氣體。由空氣分離裝置產出的氧氣，經過壓縮機的壓縮，最后將壓縮氮氣裝入高壓鋼瓶貯存。使用這種方法生產氮氣，雖然需要大型的成套設備和嚴格的安全操作技術，但是產量高，每小時可以產出數干、萬立方米的氧氣，與氮氣，而且所耗用的原料僅僅是不用買、不用運、不用倉庫儲存的空氣，所以從1903年研制出第一臺深冷空分制氮(氧)機以來，這種制氧方法一直得到最廣泛的應用。

分子篩制氧法（吸附法）：氧氣進入吸附器內，當吸附器內氧氣達到一定量（壓力達到一定程度）時，即可打開出氧閥門放出氧氣。經過一段時間，分子篩吸附的氮逐漸增多，吸附能力減弱，產出的氧氣純度下降，需要用真空泵抽出吸附在分子篩上面的氮，然后重復上述過程。這種制取氧的方法亦稱吸附法。最近，利用吸附法制氧的小型制氧機已經開發出來，便于家庭使用，當然這也是制氮設備。

它是利用氮分子大于氧分子的特性，使用特制的分子篩把空氣中的氧離分出來。首先，用壓縮機迫使干燥的空氣通過分子篩進入抽成真空的吸附器中，空氣中的氮分子即被分子篩所吸空分制氧系統包括空壓機系統、空冷系統、水冷系統、分子篩純化系統、增壓膨脹機系統、精餾塔系統、加壓氣化系統、氧氣系統、氧壓機系統、調壓站系統空分制氧系統中精餾塔分離氮氣與氧氣的原理簡介：精餾塔是一種采用精餾的方法，使各組份分離。從而得到高純度組份的設備。

空氣被冷卻至接近液化溫度后送入精餾塔的下塔，空氣自下向上與溫度較低的回流液體

充分接觸進行傳熱，使部分空氣冷凝為液體。由于氧是難揮發組份，氮是易揮發組份，在冷凝過程中，氧比氮較多的冷凝下來，使氣體中氮的純度提高。同時，氣體冷凝時要放出冷凝潛熱，使回流液體一部分汽化。由于氮是易揮發組份。因此，氮比氧較多的蒸發出來，使液體中氧純度提高。就這樣，氣體由下向上與每一塊塔板上的回流液體進行傳熱傳質，而每經過一塊塔板，氣相中的氮純度就提高一次，當氣體到達下塔頂部時，絕大部分氧已被冷凝到液體中，使氣相中的氮純度達到99.999％。一部分氮氣進入冷凝蒸發器中，冷凝成液氮．作為下塔回流液。同時上塔底部的液氧汽化，作為上塔的上升氣體，參與上塔的精餾。