空气从大气吸入经过滤器过滤后，进入空气压缩机，经逐级压缩冷却吹除后，进入空气预冷系统进行预冷并在水分离器中分离冷凝水，然后进入纯化器的吸附筒清除水份、二氧化碳及大部分的碳氢化合物等。净化后的空气进入分馏塔冷箱中的热交换器，在其中与返流的氧、氮和污氮进行热交换，然后部分空气节流入下塔，另一部分空气从热交换器中部抽出进入透平膨胀机膨胀制冷，膨胀后的低温空气进入上塔（或部分进入污氮管道复热后放空）。在下塔中空气被初步分离，顶部为液氮，底部为液空；液空从下塔底部抽出经过冷器入上塔中部，液氮从下塔顶部抽出作为产品液氮。空气在上塔中经过充分精馏后，从上塔底部冷凝蒸发器抽出液氧作产品液氧。