A planta ASU produz gás liquefeito seguindo os sete passos descritos a seguir:

1. Antes da compressão, o ar é pré-filtrado para remover a poeira.

2. O ar é comprimido, sendo a pressão final de entrega determinada pelas taxas de recuperação e pelo estado do fluido (gasoso 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 Unidade de Separação de Ar (ASU). Durante a compressão, a água é condensada em resfriadores intermediários.

3. O ar de processo geralmente passa por um leito de peneiras moleculares, que remove qualquer vapor de água remanescente, 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 representar um problema na destilação de ar subsequente, podendo levar a explosões. O leito de peneiras moleculares deve ser regenerado. Isso é feito instalando-se múltiplas unidades operando em modo alternado e utilizando o gás residual seco coproduzido para dessorver a água.

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

5. Alternativamente, o condensador pode ser resfriado por troca de calor com um refervedor em uma coluna de destilação de baixa pressão (BP) (operando a 1,2-1,3 bar abs.) quando a ASU estiver produzindo oxigênio puro. Para minimizar o custo de compressão, o condensador/refervedor combinado das colunas de alta/baixa pressão deve operar com uma diferença de temperatura de apenas 1-2 graus Kelvin, exigindo trocadores de calor de alumínio brasados ​​com aletas. 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 utilizando o efeito Joule-Thomson 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 sair da 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) situa-se 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 amostra de vapor é extraída da seção de baixa pressão.

A coluna de baixa pressão (LP) é utilizada para a retificação do argônio, onde a concentração é mais alta. O argônio é enviado para outra coluna, onde é purificado até atingir a pureza desejada. O líquido resultante retorna ao mesmo ponto na coluna de baixa pressão. O uso de enchimentos estruturados modernos, que apresentam baixíssimas quedas de pressão, permite atingir purezas de argônio inferiores a 1 ppm. Embora o argônio esteja presente em menos de 1% do ar de entrada, a coluna de argônio requer uma quantidade significativa de energia devido à alta taxa de refluxo necessária (cerca de 30). O resfriamento da coluna de argônio pode ser feito com líquido rico em nitrogênio líquido ou com nitrogênio líquido.

7 Finalmente, os produtos gerados na forma gasosa são aquecidos pelo ar de entrada até atingirem a temperatura ambiente. Isso requer uma integração térmica cuidadosamente projetada, que deve garantir robustez contra perturbações (devido à troca dos leitos de peneira molecular). Também pode ser necessário refrigeração externa adicional durante a inicialização.