变压吸附制氧机主要由鼓风机、真空泵、切换阀、吸附器和氧气平衡罐组成。原料空气经吸入口过滤器除掉灰尘颗粒后，变压吸附制氧机，被罗茨鼓风机增压至0.3-0.5barg而进入其中一只吸附器内。吸附器内装填吸附剂，其中水分、二氧化碳、及少量其它气体组分在吸附器入口处被装填于底部的活性氧化铝所吸附，随后氮气被装填于活性氧化铝上部的沸石分子筛所吸附。而氧气(包括气)为非吸附组分从吸附器顶部出口处作为产品气排至氧气平衡罐。
变压吸附空分制氧装置的吸附床必须包含两个操作步骤；吸附和解析。为了连续获得产品气，变压吸附式制氧机，通常在制氧装置中都装置两个以上的吸附床，并且从能耗和稳定性的角度出发，另外设置一些必要的辅助步骤。每个吸附床一般都要经历吸附、放压、抽空或减压再生、冲洗置换和均压升压等步骤，周期性的重复操作。在同一时间，各个吸附床则分别处于不同操作步骤，在plc控制下定时切换，使几个吸附床协调操作，在实践步伐上则相互错开，使变压吸附装置能平稳运行，连续获得产品气
当分子筛吸附氮气至饱和后，psa变压吸附制氧装置，停止通空气并降低吸附床的压力，分子筛吸附的氮气变解析出来，分子筛得到再生并可重复使用。两个以上的吸附床轮流切换工作，便可连续生产出氧气。
氧气和氮气的沸点接近，两者很难分离，一起在气象得到富集。因此变压吸附制氧装置通常只能获得90-95%的氧气(氧的*阴浓度为95.6%，其余为气)又称富氧。与深冷空分装置相比，后者能制成99.5%以上浓度的氧气。
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