在分餾塔內，氧、氮的分離是通過在上下塔內實現(xiàn)雙級精餾的過程來實現(xiàn)的，精餾過程必須具有上升空氣和下流液體，而冷凝蒸發(fā)器的主要作用就是將上塔底部回流下來的液氧和下塔頂部上升的氮氣進行熱交換。冷凝蒸發(fā)器是空分精餾系統(tǒng)必不可缺的重要換熱設備，從某種意思上說，冷凝蒸發(fā)器是連接上塔和下塔的紐帶。

冷凝蒸發(fā)器也稱“主冷”，在冷凝蒸發(fā)器中，上塔回流的液氧因吸收熱量而蒸發(fā)氣氧；下塔上升的氮氣因放出熱量而冷凝為液氮。氣氧的一部分作為產品送出塔外，剩余的大部分送入上塔，作為精餾的上升蒸汽，而液氮一部分直接作為下塔的回流液，另一部分經節(jié)流降壓后送至上塔頂部，作為上塔的回流液直接參與空分設備精餾過程。