膜分离技术是20世纪80年代发展起来的高科技成果。膜分离制取氮气效率高，且无污染，无运动部件、寿命长、可靠性高，是目前国际上最先进的现场制取氮气技术。膜分离制氮机装置既保证了氮气纯度，又保证了现场制取氮气的连续性。而且，由于不同产气量的膜分离器是由不同数量的膜组并联而成，所以要增加制氮量只需增加膜组即可。
制氮机、注氮设备就是利用膜分离空气来制取氮气。采用超细化中空纤维膜空分制氮系统。它主要是利用有些金属膜或有机膜对某些气体组分具有选择性渗透和扩散的特性，以达到气体分离和纯化的目的。膜分离制氮系统具有能耗低、可靠性高、寿命长、体积小、重量轻、瞬间启动、可自动化电脑化控制和对环境无特殊要求的特点。制氮机采用全自动控制方式，是由采样检测、纯度调控、温度控制及系统保护环节组成，并且在达标支路上装有氮气流量计数器，以便操作人员随时了解氮气产出与使用的量。
不同产气量的膜分离器是由不同数量的膜组并联而成，它是膜分离制取氮气的关键部件。
单根膜是细如发丝的中空碳纤维。单根膜的横切剖面为充满介质的圆形。它的直径只有7μm。经过压缩和过滤的空气由纤维束的一端进入。气体分子在压力作用下，首先在膜溶解、扩散、脱溶、溢出。每种气体都含有不同的渗透速率。氧、二氧化碳、水的高压处接触，然后是吸附、蒸汽等渗透速率“快”，由高压内侧纤维壁向低压外侧渗出，由膜组件一侧的开口出。渗透速率小的“慢”气被富集在高压内侧，由膜组件的另一侧排出，从而实现了氧氮的分离。空气经膜分离制取氮气原理，如下图所示。
分离制取氮气的膜是个圆筒状的高分子材料制成的中空纤维膜束，每束象列管式换热器一样包含上百万根中空纤维，以提供最大限度的分离面积。将膜束装入一只254mm的钢壳内，两头用环氧树脂密封膜壁之间的间隙，再装上两端接头。根据每小时制氮量的要求安装不同数量的膜组件即可满足用户要求。
使用的膜分离制氮注氮装置制氮量为550～650（800、900）m3/h，连续可调；氮气纯度不低于95%，连续可调；空气压力为0.8～1.2MPa；氮气入井压力为0～25MPa，可根据施工要求调节；最高工作压力可达35MPa。
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