Zakład ASU produkuje gaz płynny w siedmiu etapach:

1.Przed sprężeniem powietrze jest wstępnie filtrowane z pyłów.

2.Powietrze jest sprężane, a końcowe ciśnienie tłoczenia jest określane na podstawie odzysku i stanu płynu (gaz lub ciecz) produktów.Typowe ciśnienia mieszczą się w zakresie od 5 do 10 barów.Strumień powietrza można również sprężyć do różnych ciśnień, aby zwiększyć wydajność ASU.Podczas sprężania woda skrapla się w chłodnicach międzystopniowych.

3. Powietrze procesowe zazwyczaj przepuszcza się przez złoże sita molekularnego, które usuwa pozostałą parę wodną, ​​a także dwutlenek węgla, który mógłby zamarznąć i zatkać sprzęt kriogeniczny.Sita molekularne są często zaprojektowane do usuwania z powietrza wszelkich węglowodorów gazowych, ponieważ mogą one stanowić problem w późniejszej destylacji powietrznej, co może prowadzić do eksplozji.Należy zregenerować złoże sit molekularnych.Odbywa się to poprzez instalację wielu jednostek pracujących w trybie naprzemiennym i wykorzystujących współwytwarzany suchy gaz odlotowy do desorpcji wody.

4. Powietrze procesowe przepuszczane jest przez zintegrowany wymiennik ciepła (zwykle płytowy wymiennik ciepła z żebrami) i schładzane w oparciu o strumienie kriogeniczne produktu (i odpadów).Część powietrza skrapla się, tworząc ciecz wzbogaconą w tlen.Pozostały gaz jest bogatszy w azot i jest destylowany do prawie czystego azotu (zwykle < 1 ppm) w kolumnie destylacyjnej pod wysokim ciśnieniem (HP).Skraplacz tej kolumny wymaga chłodzenia, które uzyskuje się poprzez dalsze rozprężanie strumienia bardziej bogatego w tlen przez zawór lub przez ekspander (sprężarkę odwrotną).

5 Alternatywnie, skraplacz można chłodzić poprzez wymianę ciepła z kotłem regeneracyjnym w niskociśnieniowej kolumnie destylacyjnej (LP) (pracującej przy ciśnieniu bezwzględnym 1,21,3 bara), gdy ASU wytwarza 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 aluminiowych wymienników ciepła lutowanych płytowo żebrami.Typowa czystość tlenu mieści się w zakresie od 97,5% do 99,5% i wpływa na maksymalny odzysk tlenu. Chłodzenie wymagane do produkcji produktów płynnych uzyskuje się dzięki efektowi JT w ekspanderze, który dostarcza sprężone powietrze bezpośrednio do kolumny niskociśnieniowej.Zatem pewna część powietrza nie podlega oddzielaniu i musi opuścić kolumnę niskociśnieniową w postaci strumienia odpadowego z jej górnej części.

6 Ponieważ temperatura wrzenia argonu (87,3 K w warunkach standardowych) leży pomiędzy temperaturą tlenu (90,2 K) i azotu (77,4 K), argon gromadzi się w dolnej części kolumny niskociśnieniowej.Kiedy wytwarzany jest argon, para pobierana jest z niskiego ciśnienia

Kolumna, w której stężenie argonu jest najwyższe.Jest on przesyłany do innej kolumny, która rektyfikuje argon do pożądanej czystości, z której ciecz jest zawracana do tego samego miejsca w kolumnie LP.Zastosowanie nowoczesnych uszczelnień strukturalnych charakteryzujących się bardzo niskimi spadkami ciśnienia umożliwia uzyskanie czystości argonu poniżej 1 ppm.Chociaż argon występuje w mniej niż 1% dopływającego powietrza, kolumna z argonem powietrznym wymaga znacznej ilości energii ze względu na wymagany wysoki współczynnik refluksu (około 30) w kolumnie argonowej.Chłodzenie kolumny argonu można zapewnić za pomocą bogatej w ekspandowaną na zimno cieczy lub ciekłego azotu.

7 Na koniec produkty wytworzone w postaci gazowej podgrzewane są za pomocą napływającego powietrza do temperatury otoczenia.Wymaga to starannie opracowanej integracji ciepła, która musi zapewniać odporność na zakłócenia (spowodowane przełączaniem złóż sit molekularnych).Może również wymagać dodatkowego zewnętrznego chłodzenia podczas rozruchu.