As usinas de oxigênio produzem principalmente oxigênio usando o método criogênico de separação de ar, cujo processo específico é o seguinte:
Pré-tratamento do ar: O ar é filtrado para remover poeira e impurezas e depois pressurizado por um compressor.
Resfriamento e liquefação: O ar pressurizado é resfriado até o estado líquido por meio de uma unidade de refrigeração.
Separação por destilação: Em uma coluna de destilação, utilizando a diferença de ponto de ebulição entre o oxigênio (ponto de ebulição -183 graus) e o nitrogênio (ponto de ebulição -196 graus), o nitrogênio é vaporizado e separado por aquecimento e destilação, deixando principalmente oxigênio líquido.
Coleta do produto: após a vaporização, o oxigênio líquido produz o oxigênio de alta-pureza desejado, normalmente com uma pureza superior a 99,6%.
Este método utiliza mudanças físicas para separar oxigênio e nitrogênio. As matérias-primas estão amplamente disponíveis e são baratas, tornando-as adequadas para produção industrial em grande-escala. Além disso, existem outros métodos de produção de oxigênio, como adsorção de peneira molecular e eletrólise de água, mas o método criogênico de separação de ar é o principal método usado industrialmente.