变压吸附 (VPSA)制氧装置一般都通过以上所示的操作步骤来分离富集氧气。在一个周期内，每个吸附塔需经过“吸附”“均压降”“解吸”“冲洗”和“均压升”这五个步骤。
(1)吸附步骤
空气经过滤器除去机械杂质后，经罗茨鼓风机进入吸附塔内，其中空气中H20，CO2，N2被吸附剂吸附，由于02在吸附剂中吸附很少，不断地在气相中得到富集，并从吸附塔的出口排出。经此步骤制取的氧气一部分被送往缓冲罐输出界区，另一部分则预留给下一步骤对低压吸附塔进行冲洗升压。
(2)均压降步骤
在“均压降”步骤中，富氧气沿着吸附塔出口流入另一个处于均压升步骤吸附塔，对另一个吸附塔进行升压。
(3)真空解吸步骤
在“均压降”步骤结束后，为使杂质尽可能解吸，就必须还要对该塔进行抽真空降压。VPSA相对于PSA而言，最大差异之处也正是这一步，即通过真空泵对吸附塔的进一步抽空，促使塔内杂质分压降低，使其解吸出来，经真空泵排出吸附塔外。
(4)冲洗步骤
为了使吸附塔的杂质解吸更彻底，在“真空解吸”未尾阶段，将从另一高压吸附塔引入一小股产品氧气对该塔的吸附剂进行清洗，此时塔内的氧气分压升高，而杂质分压进一步降低，使吸附剂再生更彻底，更利于下一个循环的吸附。
(5) 均压升步骤
经过“真空解吸”和“冲洗”后，吸附塔内的吸附剂再生完毕。此时塔内压力较低，为了快速恢复至吸附压力且保证吸附前沿不过快上移，需要引入另一个处于均压降步骤的吸附塔排除的富氧气进行升压，“均压升”结束时，吸附塔的压力达到吸附工况要求压力，做好了下一个吸附周期的准备。
以上各步骤的切换主要由控制系统和专用开关蝶完成。控制系统按照各步骤的先后逻辑(简称“时序逻辑”)来开关各专用蝶阔，进而控制吸附塔在“吸附”、“均压降”、“解吸”、“冲洗”、“均压升”等步骤过程中的时间长短，以此实现氧氦分离，最终制取符合要求的产品氧气。
