Zakład ASU produkuje gaz płynny w następujących siedmiu etapach:

1. Przed sprężeniem powietrze jest wstępnie filtrowane z pyłu.

2. Powietrze jest sprężane, a końcowe ciśnienie tłoczenia jest określane na podstawie odzysku i stanu płynnego (gaz lub ciecz) produktów. Typowe ciśnienia mieszczą się w zakresie od 5 do 10 barów. Strumień powietrza może być również sprężany do różnych ciśnień w celu zwiększenia wydajności ASU. Podczas sprężania woda jest skraplana w chłodnicach międzystopniowych.

3. Powietrze procesowe jest zazwyczaj przepuszczane przez sito molekularne, które usuwa pozostałą parę wodną oraz dwutlenek węgla, który mógłby zamarznąć i zablokować urządzenia kriogeniczne. Sita molekularne są często projektowane w celu usuwania z powietrza wszelkich węglowodorów gazowych, ponieważ mogą one stanowić problem podczas późniejszej destylacji powietrza, co może prowadzić do wybuchów. Złoże sit molekularnych musi zostać zregenerowane. Odbywa się to poprzez instalację wielu jednostek pracujących naprzemiennie i wykorzystujących suchy, współwytwarzany gaz odlotowy do desorpcji wody.

4. Powietrze procesowe przepływa przez zintegrowany wymiennik ciepła (zazwyczaj płytowo-żebrowy) i jest chłodzone strumieniami kriogenicznymi produktu (i odpadów). Część powietrza skrapla się, tworząc ciecz wzbogaconą w tlen. Pozostały gaz jest bogatszy w azot i jest destylowany do niemal czystego azotu (zwykle < 1 ppm) w wysokociśnieniowej (HP) kolumnie destylacyjnej. Skraplacz tej kolumny wymaga chłodzenia, które uzyskuje się poprzez dalsze rozprężanie strumienia bogatszego w tlen przez zawór lub przez ekspander (sprężarkę odwrotną).

Alternatywnie, skraplacz może być chłodzony poprzez wymianę ciepła z reboilerem w niskociśnieniowej (LP) kolumnie destylacyjnej (pracującej przy ciśnieniu absolutnym 1,211,3 bara), gdy ASU produkuje czysty tlen. Aby zminimalizować koszty sprężania, połączony skraplacz/reboiler kolumn HP/LP musi pracować przy różnicy temperatur wynoszącej zaledwie 1-2 stopnie Kelvina, co wymaga zastosowania aluminiowych wymienników ciepła z lutowanymi żebrami płytowymi. Typowa czystość tlenu mieści się w zakresie od 97,5% do 99,5% i wpływa na maksymalny odzysk tlenu. Chłodzenie wymagane do produkcji produktów ciekłych jest uzyskiwane dzięki efektowi JT w rozprężarce, która dostarcza sprężone powietrze bezpośrednio do kolumny niskiego ciśnienia. W związku z tym pewna część powietrza nie jest oddzielana i musi opuścić kolumnę niskiego ciśnienia jako strumień odpadowy z jej górnej części.

6 Ponieważ temperatura wrzenia argonu (87,3 K w warunkach standardowych) mieści się pomiędzy temperaturą wrzenia tlenu (90,2 K) a azotu (77,4 K), argon gromadzi się w dolnej części kolumny niskiego ciśnienia. Podczas produkcji argonu, pobór pary odbywa się z kolumny niskiego ciśnienia.

Kolumna, w której stężenie argonu jest najwyższe. Argon jest przesyłany do innej kolumny, gdzie rektyfikuje się go do pożądanej czystości. Z niej ciecz jest zawracana do tego samego miejsca w kolumnie niskociśnieniowej (LP). Zastosowanie nowoczesnych wypełnień strukturalnych o bardzo niskich spadkach ciśnienia umożliwia uzyskanie czystości argonu poniżej 1 ppm. Chociaż argon występuje w ilości mniejszej niż 1% wlotu, kolumna argonowa z powietrzem wymaga znacznej ilości energii ze względu na wysoki współczynnik refluksu (około 30) wymagany w kolumnie argonowej. Chłodzenie kolumny argonowej może być zapewnione za pomocą zimnej, rozprężonej, wzbogaconej cieczy lub ciekłego azotu.

7. Produkty wytwarzane w postaci gazowej są następnie podgrzewane w wyniku napływu powietrza do temperatury otoczenia. Wymaga to starannie zaprojektowanej integracji cieplnej, która musi zapewniać odporność na zakłócenia (wynikające z przełączania złóż sit molekularnych). Może to również wymagać dodatkowego zewnętrznego chłodzenia podczas rozruchu.