深冷空分制氮是一种传统的制氮方法，已有近几十年的历史。它以空气为原料，将其压缩净化，然后利用热交换将空气液化成液态空气。液态空气主要是液氧和液氮的混合物，根据液氧和液氮的沸点不同(前者的沸点为-183℃，后者的沸点为-196℃)，将液态空气蒸馏分离得到氮气。

深冷空分制氮装置复杂，占地面积大，基建费用高，一次性投资高，运行费用高，产气慢(12~24h)，安装要求高，周期长。考虑设备、安装、基础设施等因素，3500Nm3/h以下设备同规格PSA设备投资规模比深冷空分设备低20%~50%。低温氮气分离装置适用于大规模工业氮气生产，但中小型氮气生产不经济。