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空氣從大氣吸入經過濾器過濾后，進入空氣壓縮機，經逐級壓縮冷卻吹除后，進入空氣預冷系統進行預冷並在水分離器中分離冷凝水，然後進入純化器的吸附筒清除水份、二氧化碳及大部分的碳氫化合物等。淨化后的空氣進入分餾塔冷箱中的熱交換器，在其中與返流的氧、氮和污氮進行熱交換，然後部分空氣節流入下塔，另一部分空氣從熱交換器中部抽出進入透平膨脹機膨脹制冷，膨脹后的低溫空氣進入上塔（或部分進入污氮管道復熱后放空）。在下塔中空氣被初步分離，頂部為液氮，底部為液空；液空從下塔底部抽出經過冷器入上塔中部，液氮從下塔頂部抽出作為產品液氮。空氣在上塔中經過充分精餾后，從上塔底部冷凝蒸發器抽出液氧作產品液氧。