La planta de ASU produce gas líquido en los siguientes siete pasos:

1. Antes de la compresión, el aire se filtra previamente para eliminar el polvo.

2. El aire se comprime, y la presión final de suministro se determina en función de las recuperaciones y el estado del fluido (gas o líquido) de los productos. Las presiones típicas oscilan entre 5 y 10 bar manométricos. La corriente de aire también puede comprimirse a diferentes presiones para mejorar la eficiencia de la unidad de suministro de aire (ASU). Durante la compresión, el agua se condensa en enfriadores entre etapas.

3. El aire de proceso generalmente pasa a través de un lecho de tamiz molecular, que elimina el vapor de agua restante, así como el dióxido de carbono, que congelaría y obstruiría el equipo criogénico. Los tamices moleculares suelen estar diseñados para eliminar los hidrocarburos gaseosos del aire, ya que pueden ser un problema en la destilación de aire posterior y provocar explosiones. El lecho de tamices moleculares debe regenerarse. Esto se logra instalando varias unidades que operan en modo alterno y utilizando el gas residual seco coproducido para desorber el agua.

4. El aire de proceso pasa a través de un intercambiador de calor integrado (generalmente un intercambiador de calor de placas y aletas) y se enfría contra corrientes criogénicas de producto (y residuos). Parte del aire se licua para formar un líquido enriquecido en oxígeno. El gas restante es más rico en nitrógeno y se destila hasta nitrógeno casi puro (típicamente < 1 ppm) en una columna de destilación de alta presión (HP). El condensador de esta columna requiere refrigeración, que se obtiene expandiendo la corriente más rica en oxígeno a través de una válvula o mediante un expansor (un compresor inverso).

Alternativamente, el condensador puede enfriarse intercambiando calor con un rehervidor en una columna de destilación de baja presión (BP) (que opera a 1,2-1,3 bar absolutos) cuando la unidad de suministro de aire (ASU) produce oxígeno puro. Para minimizar el costo de compresión, el condensador/rehervidor combinado de las columnas de AP/BP debe operar con una diferencia de temperatura de tan solo 1-2 grados Kelvin, lo que requiere intercambiadores de calor de aluminio con aletas soldadas. La pureza típica del oxígeno varía entre el 97,5 % y el 99,5 %, lo que influye en la recuperación máxima de oxígeno. La refrigeración necesaria para producir productos líquidos se obtiene mediante el efecto JT en un expansor que alimenta aire comprimido directamente a la columna de baja presión. Por lo tanto, una parte del aire no se separa y debe salir de la columna de baja presión como corriente residual desde su sección superior.

6 Dado que el punto de ebullición del argón (87,3 K en condiciones estándar) se encuentra entre el del oxígeno (90,2 K) y el del nitrógeno (77,4 K), el argón se acumula en la sección inferior de la columna de baja presión. Cuando se produce argón, se extrae una corriente de vapor de la columna de baja presión.

Columna con la mayor concentración de argón. Se envía a otra columna que rectifica el argón a la pureza deseada, desde donde el líquido retorna al mismo punto en la columna de baja presión (LP). El uso de empaques estructurados modernos con caídas de presión muy bajas permite purezas de argón inferiores a 1 ppm. Aunque el argón está presente en menos del 1% del gas entrante, la columna de argón de aire requiere una cantidad significativa de energía debido a la alta relación de reflujo (aproximadamente 30) en la columna de argón. La refrigeración de la columna de argón puede realizarse con líquido rico expandido frío o con nitrógeno líquido.

Finalmente, los productos gaseosos se calientan con el aire entrante hasta alcanzar la temperatura ambiente. Esto requiere una integración térmica cuidadosamente diseñada que garantice su robustez frente a perturbaciones (debidas a la conmutación de los lechos de tamices moleculares). También puede requerir refrigeración externa adicional durante el arranque.