A planta da ASU produz gás líquido nas seguintes sete etapas:

1. Antes da compressão, o ar é pré-filtrado de poeira.

2. O ar é comprimido, onde a pressão final de entrega é determinada pelas recuperações e pelo estado fluido (gás ou líquido) dos produtos. As pressões típicas variam entre 5 e 10 bar manométricos. O fluxo de ar também pode ser comprimido a diferentes pressões para aumentar a eficiência da ASU. Durante a compressão, a água é condensada em resfriadores entre estágios.

3. O ar de processo geralmente passa por um leito de peneira molecular, que remove qualquer vapor d'água restante, bem como dióxido de carbono, que congelaria e obstruiria o equipamento criogênico. As peneiras moleculares são frequentemente projetadas para remover quaisquer hidrocarbonetos gasosos do ar, uma vez que estes podem ser um problema na destilação do ar subsequente, podendo levar a explosões. O leito de peneiras moleculares deve ser regenerado. Isso é feito instalando múltiplas unidades operando em modo alternado e utilizando o gás residual coproduzido seco para dessorver a água.

4. O ar de processo passa por um trocador de calor integrado (geralmente um trocador de calor de placas e aletas) e é resfriado em relação às correntes criogênicas de produto (e resíduos). Parte do ar se liquefaz para formar um líquido enriquecido em oxigênio. O gás restante, mais rico em nitrogênio, é destilado até atingir nitrogênio quase puro (tipicamente < 1 ppm) em uma coluna de destilação de alta pressão (HP). O condensador dessa coluna requer refrigeração, obtida pela expansão da corrente mais rica em oxigênio através de uma válvula ou através de um expansor (um compressor reverso).

5 Alternativamente, o condensador pode ser resfriado pela troca de calor com uma re-ebulidora em uma coluna de destilação de baixa pressão (LP) (operando a 1,2–1,3 bar abs.) quando a ASU estiver produzindo oxigênio puro. Para minimizar o custo de compressão, o condensador/re-ebulidor combinado das colunas HP/LP deve operar com uma diferença de temperatura de apenas 1–2 graus Kelvin, exigindo trocadores de calor de alumínio com aletas soldadas. As purezas típicas de oxigênio variam de 97,5% a 99,5% e influenciam a recuperação máxima de oxigênio. A refrigeração necessária para a produção de produtos líquidos é obtida usando o efeito JT em um expansor que alimenta ar comprimido diretamente para a coluna de baixa pressão. Portanto, uma certa parte do ar não deve ser separada e deve deixar a coluna de baixa pressão como um fluxo de resíduos de sua seção superior.

6 Como o ponto de ebulição do argônio (87,3 K em condições padrão) se situa entre o do oxigênio (90,2 K) e o do nitrogênio (77,4 K), o argônio se acumula na seção inferior da coluna de baixa pressão. Quando o argônio é produzido, uma extração lateral de vapor é feita da coluna de baixa pressão.

Coluna onde a concentração de argônio é mais alta. Ele é enviado para outra coluna, que retifica o argônio até a pureza desejada, de onde o líquido retorna ao mesmo local na coluna de LP. O uso de recheios estruturados modernos, com perdas de carga muito baixas, permite purezas de argônio inferiores a 1 ppm. Embora o argônio esteja presente em menos de 1% da entrada, a coluna de argônio requer uma quantidade significativa de energia devido à alta taxa de refluxo necessária (cerca de 30) na coluna de argônio. O resfriamento da coluna de argônio pode ser fornecido por líquido rico expandido frio ou por nitrogênio líquido.

7 Por fim, os produtos produzidos na forma gasosa são aquecidos contra o ar de entrada até a temperatura ambiente. Isso requer uma integração de calor cuidadosamente elaborada que deve garantir robustez contra perturbações (devido à comutação dos leitos de peneira molecular). Também pode exigir refrigeração externa adicional durante a inicialização.