中空纖維制氨機這種機器利用氣體對膜的滲透系數不同而進行氣體分離。中空纖維制氮機的關鍵是膜分離器，其結構見圖4-44，它由耐壓的鋼殼和中空纖維管束組成，每根中空纖維管的管壁，即為起分離作用的膜，管壁厚約100um。其中位于管外表處的活性分離層只有幾個微米厚，余下的是疏松的多孔支承層，每臺膜分離器內的中空纖維管數多達數萬根至數十萬根。
不同種氣體透過膜時，滲透速率有差異，把滲透系數大的氣體稱為“快氣”，滲透系數小的氣體稱為“慢氣”。壓縮空氣從一端進入中空纖維管內，氧氣（快氣）從管內很快透過管壁，富集在管間隙和管與鍋殼間隙內，由于兩端的管間隙被樹脂封死。富氧氣體只能從中部的出口排出；氮氣（慢氣）則穿過中空纖維管，由另一端的富氨口輸出，送回氣調庫。
中空纖維制氮機工藝流程見圖4-45，其工作過程如下：空壓機1將氣調庫內氣體升壓后，送人高效過濾器2進行除水、油、雜質，以免中空纖維管堵塞影響分離效果；然后通過電加熱器3，其作用是保證膜的良好滲透系數和分離系數所要求的溫度，防止進入分離器的空氣中殘留的水分結露影響分離效果，加熱溫度可
以自動控制，由電加熱器出來的壓縮空氣進入中空纖維膜分離器，出來的富氨氣體經水冷卻器5降溫，最后經恒壓閥6減壓，返回氣調庫。膜分離器的鋼殼外設一定厚度的隔熱層，以保證其所需的工作溫度和減少工作溫度的波動。
