產生和維持深低溫，使原料氣液化或分離并提純其組分的設備，又稱深度冷凍處理設備。深低溫是指遠低于普通制冷工程所達到和應用的溫度，其范圍一般為120K到接近****零度。深低溫設備的用途很廣。例如，氧液化設備和氫液化設備能生產液氧和液氫，作為火箭的推進劑；氦液化設備可生產液氦，用于研究超導材料、超導電技術、空間技術等。又如用天然氣分離設備將原料氣分離，可生產乙烷、乙烯等輕烴化工原料；空氣分離設備可生產氧氣和氮氣，供冶煉鋼鐵、制造合成氨等之用。20世紀70～80年代，空氣分離設備在煤的氣化、污水處理、紙漿漂白、石油蛋白的發酵和集成電路板生產等新領域得到了應用和推廣。
在地球上不存在天然的深低溫環境和深低溫物質，必須利用深低溫設備方能獲得這樣的低溫。1877年，法國的L.P.凱泰和瑞士的R.皮克特分別用實驗室的制冷設備,達到了90.2K以下的深低溫、獲得霧狀液態氧。1893年，英國的J.杜瓦在深低溫液化氣體的貯器方面首先制成真空瓶，被稱為杜瓦瓶。1895年,德國的C.von林德應用焦耳-湯姆森等焓節流效應,以壓縮機、管式換熱器和節流閥組成原始深低溫設備，并用它液化空氣，使溫度達到80.9K。1898年,杜瓦在林德工作基礎上,用液態空氣預冷氫氣，再經節流閥等焓膨脹,將溫度降到20.4K以下而獲得液氫。1902年，法國的G.克勞德在林德液化設備基礎上加上活塞式膨脹機，以等熵膨脹制冷方法為主也制成液化空氣的設備。1903年出現了****臺商品制氧機。1908年,荷蘭的H.卡默林-昂內斯用同樣原理將液氫預冷氦氣,并在絕熱條件下等焓膨脹,將溫度降到4.2K以下而獲得液氦。1965年，蘇聯的β.С.涅加諾夫等人發明稀釋制冷機，使溫度達到0.025K。70年代以來，人們應用退磁制冷技術使設備的致冷溫度進一步降低。
深低溫精餾是先將原料氣液化，然后再按各組分冷凝(蒸發)溫度的不同，應用精餾原理分離出各組分，分離過程是在深低溫精餾塔中實現的。這種方法適用于被分離組分冷凝溫度相近的原料氣，如從空氣中分離氧和氮。
深低溫分凝是利用原料氣中各組分冷凝溫度的差異，在換熱器中降低原料氣的溫度，由高到低逐個組分進行液化，并在分離器中將液體分離。這種方法適用于被分離組分的冷凝溫度相距較遠的原料氣，如焦爐氣的分離。
深低溫吸附是利用多孔性的固體吸附劑具有選擇吸附的特性，在深低溫下吸附某些雜質組分，以獲得純凈的產品的方法。如利用分子篩吸附器在液態空氣下從粗氬中吸附氧和氮，以獲得精氬等。根據工藝的需要，有時單獨使用一種原理，有時幾種原理同時并用。
