3S-технология базируется на расширении предварительно закрученного потока газа в сопле Лаваля. При этом за счет перехода части потенциальной энергии газового потока в кинетическую при его разгоне до сверхзвуковых скоростей происходит резкое падение статического давления в потоке, которое сопровождается его сильным охлаждением.

В 3S-сепараторе расчётным выбором геометрии сопла и степенью падения давления (характеризуемую обычно числом Маха «М») можно регулировать температуру потока в сопле. Число М подбирают таким образом, чтобы "целевые" (подлежащие сепарации) компоненты газовой смеси переходили в жидкую фазу. Образовавшиеся капли активно коагулируют, чему способствует турбулентный характер закрученного потока. Степень закрутки потока обычно выбирается так, чтобы обеспечить центробежные силы в рабочей секции сопла величиной порядка 100 тысяч g.

Под воздействием центробежных сил жидкие капли перемещаются в пограничный слой, в котором образуется газожидкостная смесь, обогащенная «целевыми» компонентами. При этом «центральная» часть потока оказывается очищенной от «целевых» компонент.

Далее в устройстве отбора газовый поток разделяется на два: газожидкостный поток, направляемый в газожидкостный сепаратор, и поток подготовленного (товарного) газа, направляемый потребителю.

Применение диффузоров на выходе из рабочей части 3S-сепаратора позволяет за счет торможения преобразовать часть кинетической энергии потока в потенциальную, что обеспечивает получение существенно большего давления газа на выходе из диффузора, чем статическое давление газа в сопле Лаваля, при котором происходит конденсация целевых компонент.