氮气主要是从大气中分离或含氮化合物的分解制得的。每年通过液化空气生产超过3,300万吨的氮气，然后使用分馏的方法在大气中生产氮气以及其他气体。
深冷分离法工艺已经历了100多年的发展，先后经历了高压、高低压、中压和全低压流程等多种不同的工艺流程。随着现代空分工艺技术和设备的发展，高压、高低压、中压空分流程已基本被淘汰，能耗更低、生产更安全的全低压流程已成为大中型低温空分装置的。 全低压空分工艺根据氧氮产品压缩环节不同，又分为外压缩流程和内压缩流程。全低压外压缩流程生产出低压氧气或氮气，然后经外置的压缩机将产品气体压缩至所需压力供给用户。全低压内压缩流程将精馏产生的液态氧或液态氮在冷箱内通过液体泵加压至用户所需压力后汽化，并在主换热器内复热后供给用户。主要工艺过程为原料空气过滤、压缩、冷却、纯化、增压、膨胀、精馏、分离、复热、外供。
膜分离技术是一种利用薄膜对气体组分的选择性渗透和扩散特性来实现气体分离与纯化的先进技术。其核心原理在于不同气体组分通过薄膜的速率存在显著差异，这一速率取决于气体本身的物理化学性质、膜材料的特性以及膜两侧的分压梯度。需要注意的是，尽管该技术能够有效分离气体，但透过膜的气体组分难以达到100%的纯度从材料学的角度，气体分离膜主要可分为多孔材质和非多孔材质两大类。多孔材质膜包括无机多孔材料（如多孔玻璃、陶瓷、金属及其合金）和有机高分子材料（如微孔聚乙烯、多孔醋酸纤维）；非多孔材质膜则涵盖致密无机材料（如电子导电性固体、钯合金）和有机高分子材料（如均质醋酸纤维、聚硅氧烷橡胶、聚碳酸酯）。这些材料各具特性，可根据具体分离需求进行选择和优化
净化后的压缩空气经过缓冲罐，联合过滤器后由膜组一端进入，气体分子在压力作用下在膜的高压侧接触。混合气体在膜的高压侧表面以不同的溶解度溶于膜内，然后在膜两侧压力差的推动下，混合气体的分子以不同的速度向膜的低压侧扩散。经过溶解和扩散两个过程的选择，最终混合气体被分离成各个组分。例如：空气、氧气的透过速度大于氮气，经过膜分离之后，高压侧留下的气体富氮，而透过去的气体富氧。
