深低温设备是指能产生和维持深低温，使原料气液化或分离，并提纯其组分的设备，又称深度冷冻设备。

    深低温是指远低于普通制冷工程所达到和应用的温度，其范围一般为120K到接近绝对零度。深低温设备的用途很广，例如氧液化设备和氢液化设备能生产液氧和液氢，可作为火箭的推进剂；氦液化设备可生产液氦，用于研究超导材料、超导电技术、空间技术等；又如用深低温天然气分离设备可将原料气分离，生产出乙烷、乙烯等轻烃化工原料；深低温空气分离设备可生产氧气和氮气，供冶炼钢铁、制造合成氨等之用等等。

    20世纪70～8O年代，空气分离设备在煤的气化、污水处理、纸浆漂白、石油蛋白的发酵和集成电路板生产等新领域得到了应用和推广。

    地球上并不存在天然的深低温环境和深低温物质，因此必须利用深低温设备，才能获得这样的低温。1877年，法国的凯泰和瑞士的皮克特分别用实验室的制冷设备，达到了90.2K以下的深低温、获得 了雾状液态氧。

    1893年，英国的杜瓦首先制成能保存深低温液化气体的真空瓶，被称为杜瓦瓶；1895年，德国的林德应用焦耳-汤姆森等焓节流效应，以压缩机、管式换热器和节流阀组成原始深低温设备，并用它液化空气，使温度达到8O.9K；1898年，杜瓦在林德工作基础上，用液态空气预冷氢气，再经节流阀等焓膨胀，将温度降到20.4K以下而获得液氢。1902年，法国的G．克劳德在林德液化设备基础上加上活塞式膨胀机，以等熵膨胀制冷方法为主 ，也制成液化空气的设备。

    1903年出现了第一台商品制氧机；1908年,荷兰的卡默林·昂内斯将液氢预冷氦气，并在绝热条件下等焓膨胀，将温度降到4.2K以下，而获得液氦；1965年，苏联的涅加诺夫等人发明稀释制冷机，使温度达到0.025K；70年代以来，人们应用退磁制冷技术，使设备致冷温度进一步降低。

    深低温设备的工作原理主要有气体液化和气体分离两个方面。气体液化是根据液化循环，组织液化设备实现的。主要的液化循环方式有林德液化循环和克劳德液化循环 ，其他尚有在此基础上发展的液化循环，如带附加制冷循环的节流液化循环或等熵膨胀液化循环，带外加制冷循环等熵膨胀的液化循环、回热式气体制冷循环和多级等熵膨胀的液化循环等。

    以上各种循环均为理想循环。但在实际应用中，压缩机的压缩过程不是等温过程，换热器有复热不足和外热侵入的冷量损失，膨胀机有绝热损失和机械损失等，因此在实际制冷流程中需要采取补偿措施，以求流程的热量平衡。

    常用的原料气分离原理有深低温精馏、深低温分凝和深低温吸附三种。

    深低温精馏是先将原料气液化，然后再按各组分冷凝(蒸发)温度的不同，应用精馏原理分离出各组分，分离过程是在深低温精馏塔中实现的。这种方法适用于被分离组分冷凝温度相近的原料气，如从空气中分离氧和氮。

    深低温分凝是利用原料气中各组分冷凝温度的差异，在换热器中降低原料气的温度，由高到低逐个组分进行液化，并在分离器中将液体分离。这种方法适用于被分离组分的冷凝温度相距较远的原料气，如焦炉气的分离。

    深低温吸附是利用多孔性的固体吸附剂具有选择吸附的特性，在深低温下吸附某些杂质组分，以获得纯净的产品的方法。如利用分子筛吸附器在液态空气下从粗氩中吸附氧和氮，以获得精氩等。根据工艺的需要，有时单独使用一种原理，有时几种原理同时并用。

    在自然界和工业生产过程中，存在和产生着供低温设备加工的原料气，其中大部分是多组分的气体。按照原料气组分、工作过程和所获得产品状态的不同，深低温设备可分为气体分离设备、气体液化设备和回热式气体制冷机。

    深低温设备一般以氦气或氢气为工质，在封闭系统中应用回热原理实现气体制冷循环，以获得低温和冷量的机械。深低温设备均为成套的设备，一般由原料气的过滤器、清洗塔、压缩机、冷却器、换热器、净化设备、膨胀机、液化器、深低温精馏塔和产品的输送、贮存设备 ，以及为运转服务的仪表和电器控制器、停车加温系统等设备组成。

    对深低温设备材料的使用是有特殊要求的，不能使用脆性材料。常用的材料有铜、防锈铝和奥氏体不锈钢等。深低温液化气体贮槽或氢、氦液化设备因所处的温度水平极低，须选用导热性差的材料如德国银等，并采取防止辐射热侵入的措施以减少冷损失。