深冷分离技术要求气体组元沸点有明显差异。在标准状态下，氢气、甲烷、乙烷的沸点分别为252.8℃，161.5℃和88.6℃，因此，深冷分离混氢天然气是可行的。但深冷分离的缺点在于工艺设备复杂，能耗大，维修保养不便。
深冷法空气分离原理以空气为原料，经过压缩、净化、用热交换使空气液化成为液空。液空主要是液氧和液氮的混合物，利用液氧和液氮的沸点不同，通过精馏，使它们分离来获得氮气和
氧气。
空气经
空气过滤器清除灰尘和机械杂质后进入
空气压缩机，压缩至所需压力，然后送入空气冷却器，降低空气温度。再进入空气干燥净化器，除去空气中的水份、
二氧化碳、乙炔及其它碳氢化合物。
净化后的空气进入空分塔中的主换热器，被返流气体（产品氮气、废气）冷却至饱和温度，送入精馏塔底部，在塔顶部得到氮气，液空经节流后送入
冷凝蒸发器蒸发，同时冷凝由精馏塔送来的部分氮气，冷凝后的液氮一部分作为精馏塔的回流液，另一部分作为液氮产品出空分塔。
由
冷凝蒸发器出来的废气经主换热器复热到约130K进膨胀机膨胀制冷为空分塔提供冷量，膨胀后的气体一部分作为分子筛的再生和吹冷用，然后经消音器排入大气。