低温空分制氧设备工作原理：空气从大气吸入，经过滤器过滤后，进入空气压缩机，经逐级压缩冷却后，进入空气预冷系统进行预冷，并通过水分离器分离出空气中的游离水，然后进入纯化系统清除空气中的水份、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板翅式热交换器，制氧机，与返流的氧气、氮气和污氮气进行热交换，然后一部分空气从热交换器中部抽出进入透平膨胀机进行膨胀制冷，膨胀后的低温空气部分进入上塔，另一部分旁通进入污氮管道。
其余空气从板翅式热交换器底部抽出，经节流后送入下塔参加精馏。在下塔中，空气被初步分离。顶部为纯氮气，底部为富氧液空。富氧液空从下塔底部抽出，经过冷器过冷后送入上塔中部。下塔顶部的氮气被冷凝蒸发器冷凝为液氮后，一部分回下塔，作为下塔的回流液。另一部分经过冷器过冷后，节流进入上塔顶部，作为上塔精馏段的回流液。经过上塔精馏，最终在上塔下部得到纯氧气。
氧气经过换热器复热后作为产品气排出分馏塔外，制氮机，被送入气囊，再经氧压机压缩，充瓶或另作它用。氮气从上塔顶部抽出，经液氮液空过冷器、热交换器复热后，排出分馏塔外，经工艺管线送往用户或由氮气压缩机增压后灌入钢瓶销售。污氮气从上塔污氮口抽出，经热交换器复热后，部分作为纯化器再生气，其余放空。
