在分馏塔内，氧、氮的分离是通过在上下塔内实现双级精馏的过程来实现的，精馏过程必须具有上升空气和下流液体，而冷凝蒸发器的主要作用就是将上塔底部回流下来的液氧和下塔顶部上升的氮气进行热交换。冷凝蒸发器是空分精馏系统必不可缺的重要换热设备，从某种意思上说，冷凝蒸发器是连接上塔和下塔的纽带。
冷凝蒸发器也称“主冷”，在冷凝蒸发器中，上塔回流的液氧因吸收热量而蒸发气氧；下塔上升的氮气因放出热量而冷凝为液氮。气氧的一部分作为产品送出塔外，剩余的大部分送入上塔，作为精馏的上升蒸汽，而液氮一部分直接作为下塔的回流液，另一部分经节流降压后送至上塔顶部，作为上塔的回流液直接参与空分设备精馏过程。
