空分装置不但是空气在深冷条件下精馏分离的过程，同时也是保持空分装置处于深冷状态并制取深冷液体产品的过程。因此空分装置除了精馏过程外，还有一个非常重要的制冷过程。
和一般的热泵制冷过程不同，空分装置的制冷原理是等温焓差和膨胀制冷。深冷空分技术发展初期，空分装置所需要的制冷量完全来自等温焓差，相应地空气需要加压到很高的压力，后来出现了吸附纯化和膨胀制冷，空气压力不断降低，目前双塔流程的空气压力一般为5-6αtm，其中等温焓差产生的冷量约占总冷量的15%，膨胀制冷产生的冷量约占总冷量的85%。如果要提高制冷量或者制取较大数量的液体产品，办法是提高空压机的出口压力，空气压力的提高从两个方面增加了制冷量，一是提高了膨胀制冷的膨胀比，二是提高了膨胀制冷膨胀前的温度。但由于受到膨胀制冷空气量和膨胀比的限制，能够制取的液体产品数量是有限的，大约只能达到空分装置氧气产量的10%。要进一步提高液体产品数量就需要对双塔流程进行调整。
新单塔流程和双塔流程不同，空气精馏是由氮气热泵压缩机，空氧空气热泵压缩机，粗氩热泵压缩机承担的，而空压机只承担空气原料输送及膨胀制冷的功能，如果空压机的出口压力和双塔流程空压机相同，那么膨胀制冷量除了补偿热端温差及空分装置外，液体产品量可以达到空分装置的氧气产量25%左右。扣除液体产品能耗，气体产品能耗比双塔流程低20%以上。
空分装置的产品方案是给定的，不可以随便调整，空分装置的产品方案不但有氧气氮气氩气的产品数量和纯度，也包括液体产品的数量和纯度。液体产品纯度一般情况下和气体产品纯度接近，而液体产品的数量却是一个大问题，空分装置的工艺方案会产生重大的影响。
新单塔流程空压机出口压力在5-6αtm时，精馏和制冷都会实现很高的效率，这种情况下，采用新单塔流程的空分装置液体产品数量达到氧气产品数量的20-25%，如果产品方案中的液体产品数量低于此数，较简单的办法是降低空压机出口压力，但这种办法会大幅度降低膨胀制冷效率，这样相对于双塔流程的精馏能耗优势将被制冷低效率抵消，因此通过直接降低空压机出口压力来实现低液体产品方案是不可行的。
在保持新单塔流程精馏**率的前提下，要实现低液体产品数量的产品方案，需要保持空压机出口压力基本上不变的条件下，需要新单塔流程的工艺方案进行必要调整以减少通过膨胀机的空气数量以在保持膨胀制冷效率基本不变的条件下减少膨胀制冷量，或者增加空分装置需要的制冷量。
古典单塔流程是较先得到工业化运用的深冷空分流程，但古典单塔流程存在很大的缺点，一是无法同时制取氧气和氮气，二是氧气提取率只能达到70%左右。而要解决古典单塔流程的缺陷，有两个改进方案，一是目前的双塔流程，先把压力空气在一个带冷凝塔中进行冷凝精馏分离形成液氮和富氧液空，然后再在常压精馏塔中进行精馏分离同时制取氧气和氮气。另外一个改进方案是在古典单塔流程的精馏段增加一个以氮气为循环工质的热泵精馏系统。同样可以实现同时制取氧气氮气产品及提高氧气提取率。其实从精馏角度来说，采用双热泵工艺方案的新单塔流程和双塔流程的上塔并无本质的不同，只不过双塔流程采用的是一拖二的热泵精馏，而新单塔流程采用的是直接双热泵工艺方案而已。而一拖二热泵必然造成热泵效率的大幅度下降，这一点双塔流程的缺陷，在膨胀制冷末出现之前，双塔流程有其合理性，而在膨胀制冷吸附纯化技术出现之后，双塔流程的这个缺陷已经暴露。
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