煤礦專用制氮機主要原理是：由于空氣中氧、氮兩種氣體分子在碳分子篩表面微孔的擴散速率不同，直徑較小的氧分子擴散較快，較多的進入分子篩固相（微孔），直徑較大的氮分子擴散較慢，進入分子篩固相（微孔）也較少，這樣，在氣相中就得到氮的富集成份；在吸附平衡情況下，空氣壓力越高，則碳分子篩的吸附量越大；反之，壓力越低，則吸附量越小。當開啟進氣閥時，潔凈的壓縮空氣由吸附器的入端經過其內的碳分子篩向出口端順向流動，O2、CO2和H2O等氣體組分被快速吸附，產品氮氣帽在吸附器的出口端得到富集并經出氣閥流入氮氣緩沖罐。經一段時間后，碳分子篩吸附飽和，這時，自動關閉進氣閥和出氣閥，吸附器停止吸附，并對其分子篩進行再生。分子篩的再生是通過打開排氣閥將吸附器內的氣體逆流放空，使壓力迅速下降至常壓從而脫除已吸附的O2、CO2和H2O等氣體組分來實現。吸附和解吸過程就是這樣通過壓力的變化來實現的，故該工藝稱為變壓吸附（PSA）。煤礦專用制氮機為了使分子篩徹底再生，以氮氣緩沖罐內的部分產品氮氣對其進行逆流吸掃。投入工業運行的PSA空分制氮裝置一般具有二個或二個以上吸附器組成，各吸附器通過優化組合交替循環工作，以達到連續產氮和提高氮氣回收率等目的。
    變壓吸附（Pressure  Swing  Adsorption,簡稱PSA）技術是一種先進的氣體分離技術，因其流程簡單、運行可靠、操作簡便而廣泛應用于空氣干燥、空氣分離（提取氮氣或氧氣），其它氣體提純等領域。空氣分離（提取氮氣）是在裝有碳分子篩（Carbon  Molecular  Sieves,簡稱CMS）的吸附器中進行的。