（1）空气分离的基本原理

低温精馏是气体分离的主要方法。它是先将气体混合物冷凝为液体，然后再按各组分沸点的不同将它们分离。

（2）空气的蒸发和冷凝过程

液化空气的蒸发可以得到比液体原含氮量高的气体，也可以得到比液体原含氧量高的富氧液体。

液化空气的蒸发右有两种情况：①蒸发的蒸气在整个过程中小从容器中取出(简单蒸发)，而是同原液体同时存在及相接触；②蒸发的蒸气从容器中部分地放出(分部蒸发)，放出的量可以是无限小。而空气在街闭容器中等压下的简单冷凝过程，是上述蒸发过程的逆过程。

分析这种方式可知：采用简单蒸发(冷凝)的方法是不能实现氧、氮分离的。

（3）空气的分部蒸发(冷凝)过程

所谓分部蒸发是指液化空气在蒸发过程中不断地将蒸发的蒸气引出，最后可获得含氧量较高的液氧，实现空气分离。而分部冷凝是分部蒸发的逆过程。采用这种方法可获得数量极少浓度较高的液氧(气氮)产品。

（4）分凝过程

如上如述，分部蒸发(冷凝)过程可以获得数量很少浓度较高的液氧(气氮)产品。分部蒸发是一个吸热过程。而分部冷凝是一个放热过程。如果把这两个过程结合起来在同一个设备中进行，就可获得高纯度的氧和氮产品，这就是分凝过程。从理论上讲，使用这种方法，氮气产品的纯度接近100%。但在实际过程中，仅用这种方法生产氮气，其产品质量是不高的，这是因为，由于设备和时间、速度的影响，导致容器内液体空气与气体的质交换不能无限充分。

（5）空气的精馏

①空气的精馏过程

为了克服分凝过程的缺点，提高产品的纯度，就必须增加气液间进行质量和热量交换的时间，这就提出了精馏的方法。所谓精馏就是把液体混合物同时并多次地部分汽化和部分冷凝的过程。使低沸点组分(氮)不断地从液相蒸发到气相中去，同时使高沸点组分(氧)不断地从气相冷凝到液相中，最后实现两种组分的分离。这一过程可按如图1所示的精馏过程简图来说明。

②精馏塔的作用

图1所示过程仅仅说明了精馏过程的基本概念，实际过程还要复杂些。为了使气、液接触后能接近平衡状态，就必须要增大气液接触面积和增长接触时间。为此，精馏过程一般是通过专门的设备即精馏塔来实现的。精馏塔为圆柱形简体，其中设置许多层相互平行的塔板。在制氧机中所用的精馏塔主要是筛板塔。筛板塔的主要作用是使不平衡的蒸气与液体在板卜进行热质交换，并趋向平衡；使趋向平衡的蒸气继续L升，液体继续下流，即把趋向平衡的两相流分开，然后在相邻的塔板上再进行新的接触。