小型液氮机设备利用一种叫做碳分子筛的吸附剂，选择性吸附氮气和氧气，将氮气从空气中分离出来。碳分子筛分离氮气和氧气主要是基于氮气和氧气分子在分子筛表面的扩散速率不同。直径越小的氧分子扩散越快，更多地进入分子筛的固相。直径较大的氮气分子扩散较慢，较少进入分子筛固相，使氮气富集在气相中。

一段时间后，分子筛吸附了一定程度的氧气，碳分子筛吸附的气体减压释放出来，分子筛再生。这是基于不同压力下分子筛对吸附气体的吸附能力不同的特点。小型液氮机设备通常采用两台并联吸附器，交替进行压力吸附和真空再生，运行周期约为2分钟。

以空气为原料，碳分子筛为吸附剂，小型液氮机设备利用变压吸附原理，利用碳分子筛对氧气和氮气的选择性吸附，将氮气与氧气分离，一般称为PSA制氮。该方法是70年代迅速发展起来的制氮新技术。与传统制氮方法相比，它具有工艺流程简单、自动化程度高、产气快(15 ~ 30分钟)、能耗低、产品纯度可根据用户需要在较大范围内调节、操作维护方便、运行费用低、装置适应性强等特点。因此在1000Nm3/h以下的液氮机设备中颇具竞争力，越来越受到中小型制氮用户的欢迎。

小型液氮机设备是一种传统的制氮方法，已有几十年的历史。它以空气为原料，经过压缩、净化，再通过热交换液化成液态空气。液态空气主要是液氧和液氮的混合物。利用液氧和液氮的沸点不同(1个大气压下，液氧的沸点为-183℃，液氮的沸点为-196℃)，将液态空气精馏分离得到氮气。冷风分离制氮设备复杂，占地面积大，基建费用高，一次性投资大，运行费用高，产气慢(12 ~ 24h)，安装要求高，周期长。考虑到设备、安装、基建等因素，3500Nm3/h以下设备同规格PSA装置的投资规模比深冷空分装置低20% ~ 50%。深度空分制氮装置适合大规模工业制氮，中小规模制氮不经济。