稀有气体是指氩、氖、氦、氪、氙气。由于它们的沸点不同，在空气中的含量又相差悬殊，所以各组分汇集在精馏塔中的不同部位，氪、氙的沸点最高(在标准大气压下，氪的沸点为：-152.9℃、氙的沸点为：-108.1℃)，随加工空气进入下塔后，氪、氙均冷凝在下塔液空中。再随液空经节流阀进入上塔，逐板下流汇集于上塔底部的液氧及气氧中。因此，若想从空分装置提取氪、氙，通常是将产品氧引入氪塔，用精馏法制取贫氪、氙原料气。
氖的沸点(-245.9℃)，氦的沸点(-268.9℃)相对氮组分要低得多。所以，加工空气中的氖、氦组分总和低沸点的氮组分在一起。加工空气进入下塔后，氖、氦组分随氮组分一起上升到主冷凝蒸发器的氮侧，气氮被冷凝，而氖、氦由于沸点低，尚不能冷凝，在主冷中成为“不凝性气体”。因此，可从主冷氮侧的顶部引出，作为提取氖、氦的原料气。
氩的沸点为-185.7℃，介于氧、氮沸点之间，且接近于氧。进入下塔空气中的氩大部分随液空进入上塔，小部分随液氮进入上塔，在上塔的精馏段和提馏均有氩组分的富集区。精馏段的上部主要是氮、氩分离。提馏段的下部主要是氧、氩分离。
