O princípio básico da separação de ar é utilizar a retificação criogênica para condensar o ar em líquido e separar o ar de acordo com a temperatura de evaporação de cada componente. A torre de retificação de dois estágios obtém simultaneamente nitrogênio puro e oxigênio puro no topo e na base da torre superior. Também é possível extrair oxigênio líquido e nitrogênio líquido, respectivamente, pelos lados de evaporação e condensação do sistema de resfriamento principal. A separação de ar na torre de retificação é dividida em dois estágios: o ar é separado inicialmente na torre inferior para obter nitrogênio líquido e, simultaneamente, ar líquido enriquecido com oxigênio. O ar líquido enriquecido com oxigênio é enviado para a torre superior para retificação, obtendo-se oxigênio e nitrogênio puros. A torre superior é dividida em duas seções: tendo a entrada de ar líquido como limite, a parte superior é a seção de retificação, que retifica o gás ascendente, recupera o componente de oxigênio e purifica o nitrogênio; a seção inferior é a seção de despojamento, que remove os componentes de nitrogênio do líquido, separando-os para melhorar a pureza do oxigênio no líquido.