乙烯冷箱是乙烯裝置的關鍵設備之一，主要用於低溫分離過程。它的工作原理可以概括為以下幾個步驟：
壓縮乙烯氣體：在壓縮機的作用下，將初始的低壓乙烯氣體壓縮至高壓，從而將乙烯氣體的分子間距離縮小，使得分子間的相互作用更加強烈。
冷卻乙烯氣體：將乙烯氣體送入冷凝器中，通過水循環冷卻，使得乙烯的溫度逐漸降低。
液化乙烯氣體：在冷凝器中，乙烯氣體的溫度逐漸降低，直至小於其臨界溫度和臨界壓力，乙烯分子間的作用力增強，達到液化的狀態，此時的乙烯為透明液體，儲存在液體儲罐中。
節流膨脹製冷：當流體在管道中流動時，若中途經過橫截面突然縮小的通路，如閥門或孔口時，會由於摩擦損耗使其壓力下降，體積膨脹，這種現象叫節流。在製冷裝置中，就是利用節流膨脹使高溫製冷液體的溫度降低以達到製冷目的。
乙烯冷箱主要由壓縮機、蒸發器、冷凝器、感測器、控制系統等部件組成，通過這些部件的協同作用，實現乙烯氣體的低溫分離和液化。