分子篩純化器在0.5～0.6MPa下吸附達到飽和后應進行再生。再生操作分4個階段進行：即卸壓、加熱、冷吹、充壓。再生一般在10～15kPa下完成。卸壓時，分子篩所吸附的水分、二氧化碳、乙炔等分子會部分解吸出來。因脫附需要能量，故必須吸收熱量。這部分熱量來自分子篩床層本身，因此床層溫度下降，氣體出口處溫度都隨之下降。
在加熱階段，加熱氣體通常采用污氮氣。污氮通過蒸汽加熱器或電加熱器。對于單層分子篩純化器，加熱氣體的溫度為280～300℃；對于雙層分子篩純化器，加熱溫度為200℃。加熱氣體進入分子篩床層，一般氣體從上部進入，將出口側及中部床層加熱，使之被吸附的雜質解吸，并將足夠的熱量貯存在床層中。污氮出口溫度作為操作的依據。加熱階段剛開始，加熱氣體使靠近空氣出口分子篩床層的溫度升高，并供給水分、二氧化碳脫附能，故本身溫度又迅速下降，污氮出口溫度甚至會降低到-10℃，然后才逐漸升高。當污氮出口溫度達到100℃時，停止加熱。
在冷吹階段所用氣體仍然是污氮，污氮不再經過加熱。顯然，氣體進入分子篩床層溫度將迅速下降，靠近入口側的床層溫度也隨之下降。由于熱量向污氮出口側推移，出口側床層將繼續升高，這部分分子篩將繼續再生。污氮出口溫度也將逐漸升高，可達到峰值溫度一般為160℃，爾后又下降，直到常溫。這說明分子篩已再生完畢、待用。冷吹階段污氮出口溫度也可能出現兩個或三個峰值，這往往是由于純化器分子篩床層不平整，有薄、有厚所致。
在充壓階段，純化器內通入空氣，純化器內的壓力升高。由于空氣中的雜質、水分、二氧化碳、乙炔被吸附床層吸附，溫度將升高，空氣出口溫度一般會升高2～4℃。