在变压吸附制氮之前和制氮之后的纯化吸附之前，都必须分别对压缩空气和粗氮进行冷冻干燥。

冷冻干燥器采用的是将气体冷冻后，使其中的水分达到过饱和，从而析出的方法来实现气体干燥的。利用制冷设备，使压缩空气或其它气体冷却到相应的露点温度以下，使其中的水蒸气变成水滴，并通过气液分离器，将水分分离出来，再由自动泄水器排出系统以外，从而使气体中的水分部分去除，露点降低到规定的范围内。

处理量为20～300m3／h的冷冻器工作流程如图所示。气体首先进入前置冷却器，采用风扇冷却使温度下降。然后进入预冷器的壳程，管程内通的是已经干燥、温度很低的干燥气，这样就可以使入口的气体预冷，既能降低能耗，也能提高出口气体的温度。接下来进入冷媒蒸发器的壳程，在管程内部，压缩过的冷媒体积膨胀，吸收大量的热，从而使气体的温度下降到很低。气体冷却以后析出液体水滴，一起进入旋风式气水分离器。气和水滴一道旋转时，水滴密度大，甩向外壁，而气体密度小，在中部上升，从而使气和水分离开来，水由自动排水器排出，而干燥过的气体进入预冷。

 1-气体入口；2-气体出口；3-风扇；4-前置冷却器；5-气体压力表；6-蒸发器温度表；7-预冷器；8-冷媒蒸发器；9-膨胀阀；10-干燥过滤器；11-高低压保护开关；12-气冷式冷凝器；13-高压控制开关；l4-冷媒压缩机；15～旋风式气水分离器；l6-自动排水器的管程，与新进的气体热交换，温度升高后出去。

其中制冷系统的原理与家用冰箱、4空调一样，不再详述。