原料空气经空气过滤器除去空气中的灰尘及机械杂质后，在无油空压机压缩至<0.7MPa，压缩产生的热量通过水冷却器换热被冷却水带走，然后进入预冷机组进行预冷，至（2~10）℃。在此阶段部分游离水被析出，再进入切换式使用的分子筛纯化器（MS1201或MS1202），空气中的残留水蒸气、二氧化碳、乙炔等碳氢化合物被吸附。分子筛纯化器两只吸附筒轮换使用，其中一只工作，另一只再生。两组纯化器吸附筒由程控器控制定时自动切换。
经过纯化器净化后的纯净干燥空气温度升至~15℃，分为两路：大部分空气进入空分冷箱，在主板翅式换热器中与返流的冷气流（纯氧、纯氮、污氮、压力氮）换热，温度降至接近液化温度，再经过V1阀节流后进入下塔。
另一部分空气进入增压机增压后，约100m3/h的气作为增压透平膨胀机组气体轴承用气,其余气则进入冷箱,在主板翅式换热器内与返流的冷气流(纯氧、纯氮、污氮等)换热冷却后再经中抽V5阀或底抽V6阀抽出进入膨胀机膨胀制冷，膨胀后的空气经过V12阀送入上塔或经过V11阀旁通进入污氮管道，再经过主换热器复热后排出冷箱放空。
在下塔中，空气被初步分离为液氮和富氧液空。上升氮气在冷凝蒸发器中与上塔底部低压液氧换热被液化，同时液氧被汽化。液氮分为两路，一路经过V4阀进入下塔作为下塔回流液，另一路经过冷器与纯氮、污氮换热后再经过V3阀节流进入上塔上部。下塔中的富氧液空由底部抽出经过冷器与纯氮、污氮换热过冷后再经过V2阀节流送入上塔作为回流液。
经过上塔的进一步精馏 ，在上塔顶部得到纯度较高的氮气，在上塔底部得到氧气。纯氮从上塔顶部抽出后经过过冷器及主换热器复热后送出冷箱进行压缩充装或液化；污氮从上塔上部抽出经过过冷器及主换热器复热后送出冷箱，其中一部分作为纯化器再生用气，另一部分放空；氧气经过主换热器复热后送出冷箱压缩充装或液化，压力氮经过主换热器复热后送出冷箱。
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