子午线轮胎因其特殊的结构，需要在高温高压下进行硫化，才能保证其使用性能。蒸汽／氮气硫化工艺与传统的硫化工艺相比能更好的满足了子午线轮胎硫化的要求，得到了推广和应用。而该硫化工艺需要专门的制氮设备，以提供高压、高纯度氮气充入胶囊内，以保证内压的要求。变压吸附法(Presure swing adsorption，简称PSA)是一种新型的气体分离技术，可适应多种应用场合、可实现高度自动化、具有显著的节能降耗效果且一次性成本投入小。PSA法制取氮气可以一步制取纯度在99.99％的高纯氮气，充分满足了轮胎氮气硫化的工艺要求。目前国内还没有研究出成熟定型的轮胎氮气硫化专用供氮装置，有鉴于此本课题组针对轮胎氮气硫化的特殊要求，查阅了国内外大量文献，并对制氮的机理和技术进行了深入的研究，在此基础上研制了一套小型实验用变压吸附制氮系统，并且进行了实验研究，包括快速确定单塔吸附时间，双塔均压时间；改变操作压力、操作周期、原料气流量、高径比等工艺参数，考察它们对系统的影响。经实验研究可以看出：在相同的吸附压力下氮气流量的增加以氧含量的升高为代价，即氮气纯度降低；适当提高吸附压力，在相同纯度下可以提高氮气流量，在相同流量下可以得到更高纯度的产品氮气；当吸附压力超出分子筛的正常工作压力时，氮气纯度反而降低得很快，而且加速分子筛粉化。在本装置的运行过程中，吸附塔内的最佳工作压力为0.8Mpa；通过确定单塔吸附时间选择最合适的吸附周期，本套装置中确定最佳吸附周期为67s。本文还对吸附塔两端气体分流板的气孔布置进行了优化，针对氮气硫化工艺的用气量不稳定的特点设计了稳压装置。本文将PSA过程看作等温过程，建立了基于LDF方程的等温过程数学模型，模拟了吸附床气相氧气浓度随时间的变化过程，研究了吸附时间、吸附压力、进气流速等工艺参数对过程性能的影响，产品气浓度与循环次数的关系。数值模拟结果为深入研究微型PSA制氮提供了理论依据。