L'impianto ASU produce gas liquido attraverso le seguenti sette fasi:

1.Prima della compressione l'aria viene prefiltrata dalla polvere.

2. L'aria viene compressa e la pressione di mandata finale è determinata dai recuperi e dallo stato fluido (gas o liquido) dei prodotti. Le pressioni tipiche variano tra 5 e 10 bar relativi. Il flusso d'aria può anche essere compresso a pressioni diverse per migliorare l'efficienza dell'ASU. Durante la compressione, l'acqua viene condensata nei refrigeratori interstadio.

3. L'aria di processo viene generalmente fatta passare attraverso un letto di setacci molecolari, che rimuove il vapore acqueo residuo e l'anidride carbonica, che congelerebbe e ostruirebbe le apparecchiature criogeniche. I setacci molecolari sono spesso progettati per rimuovere dall'aria eventuali idrocarburi gassosi, poiché questi possono rappresentare un problema nella successiva distillazione dell'aria, con il rischio di esplosioni. Il letto di setacci molecolari deve essere rigenerato. Ciò si ottiene installando più unità che operano in modalità alternata e utilizzando il gas di scarico secco coprodotto per desorbire l'acqua.

4. L'aria di processo viene fatta passare attraverso uno scambiatore di calore integrato (solitamente uno scambiatore di calore a piastre) e raffreddata a contatto con i flussi criogenici del prodotto (e dei rifiuti). Parte dell'aria si liquefa formando un liquido arricchito di ossigeno. Il gas rimanente è più ricco di azoto e viene distillato fino a raggiungere una concentrazione di azoto quasi pura (tipicamente < 1 ppm) in una colonna di distillazione ad alta pressione (HP). Il condensatore di questa colonna richiede refrigerazione, ottenuta espandendo ulteriormente il flusso più ricco di ossigeno attraverso una valvola o tramite un espansore (un compressore inverso).

In alternativa, il condensatore può essere raffreddato scambiando calore con una caldaia di ricircolo in una colonna di distillazione a bassa pressione (LP) (operante a 1,2-1,3 bar assoluti) quando l'ASU produce ossigeno puro. Per minimizzare i costi di compressione, il condensatore/ricircolo combinato delle colonne HP/LP deve funzionare con una differenza di temperatura di soli 1-2 gradi Kelvin, il che richiede scambiatori di calore in alluminio brasati con alette a piastra. La purezza tipica dell'ossigeno varia dal 97,5% al ​​99,5% e influenza il massimo recupero di ossigeno. La refrigerazione necessaria per la produzione di prodotti liquidi si ottiene utilizzando l'effetto JT in un espansore che alimenta aria compressa direttamente nella colonna a bassa pressione. Pertanto, una certa parte dell'aria non deve essere separata e deve lasciare la colonna a bassa pressione come flusso di scarico dalla sua sezione superiore.

6 Poiché il punto di ebollizione dell'argon (87,3 K in condizioni standard) è compreso tra quello dell'ossigeno (90,2 K) e dell'azoto (77,4 K), l'argon si accumula nella sezione inferiore della colonna a bassa pressione. Quando viene prodotto l'argon, si preleva un'aspirazione laterale di vapore dalla colonna a bassa pressione.

Colonna dove la concentrazione di argon è più elevata. L'argon viene inviato a un'altra colonna che lo rettifica fino al livello di purezza desiderato, da cui il liquido viene riportato nella stessa posizione nella colonna LP. L'utilizzo di moderni riempimenti strutturati con perdite di carico molto basse consente di ottenere purezze dell'argon inferiori a 1 ppm. Sebbene l'argon sia presente in meno dell'1% del fluido in ingresso, la colonna di argon ad aria richiede una quantità significativa di energia a causa dell'elevato rapporto di riflusso richiesto (circa 30) nella colonna di argon. Il raffreddamento della colonna di argon può essere fornito da liquido ricco espanso freddo o da azoto liquido.

7 Infine, i prodotti ottenuti in forma gassosa vengono riscaldati a contatto con l'aria in ingresso fino a raggiungere la temperatura ambiente. Ciò richiede un'integrazione termica attentamente studiata, che deve garantire la resistenza alle interferenze (dovute alla commutazione dei letti di setacci molecolari). Potrebbe anche richiedere un'ulteriore refrigerazione esterna durante l'avvio.