压缩后的热空气进入空冷塔下部，自下而上穿过空冷塔中的传质单元，依次与下段常温冷却水和上段低温冷冻水逆流接触进行传热、传质，以达到冷却空气的目的，并去除大部分的水溶性有害物质。常温冷却水由外界直接供给，低温冷冻水是经水冷塔冷却后提供。在无水冷塔的条件下，低温冷冻水则完全由冷水机组提供。
污氮从水冷塔底部进入，与从水冷塔顶部进入的常温冷却水充分接触，经热、质交换后，污氮被增湿升温后排入大气。水冷塔顶部进入的常温冷却水从底部排出，经冷冻水泵升压后成为空冷塔上部的低温冷冻水。
在安丰钢铁KDONAr-30000/70000/900空分设备的设计中，开封迪尔空分针对该设备自主研创了多层主冷凝蒸发器，在这种多层主冷凝蒸发器中，换热器芯体包括多层经改提高氮气的液化效率，很好地起到减少液膜的作用，大幅改善换热器的换热效率进一步降低液氮在侧壁上的凝聚附着，使该设备不仅降低了原料空压机的压力，节约了能耗，还大大提高了氧提取率，具有较高的性价比。
