โรงแยกอากาศเป็นโรงงานอุตสาหกรรมที่แยกอากาศที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติหรืออากาศในชั้นบรรยากาศออกเป็นก๊าซองค์ประกอบ ก๊าซที่เก็บเกี่ยวในกระบวนการนี้ ได้แก่ ออกซิเจนไนโตรเจนและอาร์กอนรวมถึงก๊าซเฉื่อยบางชนิดเช่นนีออนซีนอนและคริปทอน เนื่องจากไนโตรเจนและออกซิเจนเป็นก๊าซที่พบมากที่สุดสองชนิดในชั้นบรรยากาศของโลกองค์ประกอบทั้งสองนี้ประกอบกันเป็นกลุ่มของก๊าซที่เก็บเกี่ยวในกระบวนการนี้
กระบวนการที่ใช้ในโรงงานแยกอากาศเรียกว่าการกลั่นด้วยอุณหภูมิ โดยการระบายความร้อนของอากาศสู่อุณหภูมิที่ต่ำมากทำให้ส่วนประกอบของก๊าซสามารถแยกและเก็บเกี่ยวได้ รูปแบบไนโตรเจนเหลวหรือออกซิเจนอาจถูกเก็บเกี่ยวในบางพืช
กระบวนการกลั่นแช่แข็งเป็นกระบวนการสี่ขั้นตอน ในขั้นตอนแรกอากาศในบรรยากาศจะถูกทำความสะอาดและถูกบีบอัดให้อยู่ในช่วงความดัน 5 ถึง 10 บาร์ (4-9 บรรยากาศ) กระบวนการทำความสะอาดขจัดฝุ่นและสิ่งปนเปื้อนที่อาจรบกวนกระบวนการทำความเย็น กระบวนการบีบอัดความร้อนอากาศเพื่อลบร่องรอยของความชื้นก่อนที่จะผ่านอากาศอัดไปยังเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเพื่อระบายความร้อน
เมื่ออากาศอัดเย็นลงขั้นตอนต่อไปคือการทำให้บริสุทธิ์ กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับการส่งอากาศผ่านตะแกรงโมเลกุลซึ่งกรองอากาศด้วยกระบวนการที่เรียกว่าการดูดซับ ในกระบวนการนี้ก๊าซหรือโมเลกุลจะถูกดึงดูดไปยังพื้นผิวดูดซับและสร้างชั้นบนวัสดุดูดซับ ตะแกรงโมเลกุลถูกออกแบบมาเพื่อกำจัดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์น้ำและก๊าซไฮโดรคาร์บอน
หลังจากที่อากาศบริสุทธิ์จะสามารถผ่านไปยังห้องเย็นและห้องกลั่นได้อย่างปลอดภัย ห้องระบายความร้อนประกอบด้วยเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนและลำธารแช่แข็ง เมื่ออากาศผ่านเข้ามาในห้องนี้จะมีอุณหภูมิต่ำพอที่จะทำให้สามารถกลั่นก๊าซองค์ประกอบได้
การกลั่นอากาศเกิดขึ้นในคอลัมน์การกลั่น ขึ้นอยู่กับก๊าซที่จะเก็บเกี่ยวอากาศอาจผ่านคอลัมน์การกลั่นมากกว่าหนึ่งคอลัมน์ ส่วนประกอบนี้ใช้สารทำความเย็นและตัวขยายหรือวาล์วเพื่อสร้างเอฟเฟกต์ Joule-Thomson ซึ่งทำให้ก๊าซองค์ประกอบของอากาศเย็นลงและไปถึงสถานะของเหลว จากนั้นก๊าซเหลวจะถูกรวบรวมและอุ่นให้มีอุณหภูมิโดยรอบสำหรับการจัดเก็บหรือใช้งาน
ก๊าซที่ผลิตโดยโรงแยกอากาศถูกนำมาใช้ในกระบวนการอุตสาหกรรมมากมาย ในบางกรณีรูปแบบก๊าซเหล่านี้ขององค์ประกอบเหล่านี้จะถูกส่งไปยังผู้ใช้อุตสาหกรรมผ่านท่อส่งโดยตรง ในกรณีอื่น ๆ องค์ประกอบที่เก็บเกี่ยวอาจถูกเก็บไว้ในรูปของเหลวหรือก๊าซเพื่อการขนส่งและใช้ในภายหลัง ก๊าซที่กลั่นในปริมาณมากมักถูกขนส่งในรูปของเหลวโดยรถบรรทุกน้ำมัน ปริมาณที่น้อยลงอาจขนส่งในถังแรงดันเป็นก๊าซ
