變壓吸附空分制氧始創(chuàng)于20世紀60年代初(Skarstrom, 1960; Guerin de Montgarenil & Domine, 1964)，并于70年代實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。在此之前,傳統(tǒng)的工業(yè)空分裝置大部分采用深冷精餾法(簡稱深冷法)
80年代以來至今CaX和LiX等高吸附分離性能的沸石分子篩的相繼開發(fā)利用和工藝流程的改進，使得變壓吸附空分技術(shù)得到迅速地發(fā)展，與深冷空分裝置相比，PSA過程具有啟動時間短和開停車方便、能耗較小和運行成本低、自動化程度高和維護簡單、占地面積小和土建費用低等特點。在不需要高純氧的中小規(guī)模(小于100噸/天，相當于3000Nm3/h )氧氣生產(chǎn)中比深冷法更具有競爭力。廣泛的應(yīng)用于電爐煉鋼、有色金屬冶煉、玻璃加工、甲醇生產(chǎn)、炭黑生產(chǎn)、化肥造氣、化學氧化過程、紙漿漂白、污水處理、生物發(fā)酵、水產(chǎn)養(yǎng)殖、醫(yī)療和軍事等諸多領(lǐng)域(楊，1991; Kumar, 1996; Jee, Park, Haam & Lee,2002)。

如果壓力不變，在常溫或低溫的情況下吸附，用高溫解吸的方法，稱為變溫吸附（簡稱TSA）。顯然，變溫吸附是通過改變溫度來進行吸附和解吸的。變溫吸附操作是在低溫（常溫）吸附等溫線和高溫吸附等溫線之間的垂線進行，由于吸附劑的比熱容較大，熱導率（導熱系數(shù)）較小，升溫和降溫都需要較長的時間，操作上比較麻煩，因此變溫吸附主要用于含吸附質(zhì)較少的氣體凈化方面。

有機世界的"主角"--碳C 碳在地球上雖不算太少，但也不算太多，按重量計算，占地殼中各元素總重量的千分之四，按原子總數(shù)計算不超過千分之一點五，然而，碳的足跡卻遍布全球。

其它空氣分離方法，如膜分離法、變壓吸附法（PSA）和真空變壓吸附法（VPSA）等，主要是應(yīng)用于從空氣中分離單一組分。而用于半導體器件制造的高純氧、氮和氬需要低溫精餾法。同樣，稀有氣體氖、氪和氙的可行來源是也使用低溫精餾法。
因此低溫精餾法是重要的空氣分離方法。
自然產(chǎn)生的碳由三種同位素組成：12C和13C為穩(wěn)定同位素，而14C則具放射性，其半衰期約為5,730年。碳是少數(shù)幾個自遠古就被發(fā)現(xiàn)的元素之一，是構(gòu)成碳基生物的基本元素。
碳分子篩可以同時吸附空氣中的氧和氮，其吸附量也隨著壓力的升高而升高，而且在同一壓力下氧和氮的平衡吸附量無明顯的差異。因而，僅憑壓力的變化很難完成氧和氮的有效分離。如果進一步考慮吸附速度的話，就能將氧和氮的吸附特性有效地區(qū)分開來。氧分子直徑比氮分子小，因而擴散速度比氮快數(shù)百倍，故碳分子篩吸附氧的速度也很快，吸附約1分鐘就達到90%以上；而此時氮的吸附量僅有5%左右，所以此時吸附的大體上都是氧氣，而剩下的大體上都是氮氣。這樣，如果將吸附時間控制在1分鐘以內(nèi)的話，就可以將氧和氮初步分離開來，也就是說，吸附和解吸是靠壓力差來實現(xiàn)的，壓力升高時吸附，壓力下降時解吸。而區(qū)分氧和氮是靠兩者被吸附的速度差，通過控制吸附時間來實現(xiàn)的，將時間控制的很短，氧已充分吸附，而氮還未來得及吸附，就停止了吸附過程。因而變壓吸附制氮要有壓力的變化，也要將時間控制在1分鐘以內(nèi)。
深冷空分制氮原理