L'usine ASU produit du gaz liquide selon les sept étapes suivantes :

1. Avant la compression, l'air est pré-filtré pour éliminer la poussière.

2.L'air est comprimé où la pression de livraison finale est déterminée par les récupérations et l'état fluide (gaz ou liquide) des produits.Les pressions typiques varient entre 5 et 10 bars manométriques.Le flux d'air peut également être comprimé à différentes pressions pour améliorer l'efficacité de l'ASU.Pendant la compression, l'eau est condensée dans les refroidisseurs inter-étages.

3. L'air de traitement passe généralement à travers un lit de tamis moléculaire, qui élimine toute vapeur d'eau restante, ainsi que le dioxyde de carbone, qui gèlerait et boucherait l'équipement cryogénique.Les tamis moléculaires sont souvent conçus pour éliminer les hydrocarbures gazeux de l'air, car ceux-ci peuvent constituer un problème lors de la distillation ultérieure de l'air, susceptible de conduire à des explosions.Le lit de tamis moléculaire doit être régénéré.Cela se fait en installant plusieurs unités fonctionnant en mode alterné et en utilisant les gaz résiduaires secs coproduits pour désorber l'eau.

4. L'air de traitement passe à travers un échangeur de chaleur intégré (généralement un échangeur de chaleur à plaques et à ailettes) et est refroidi contre les flux cryogéniques de produits (et de déchets).Une partie de l’air se liquéfie pour former un liquide enrichi en oxygène.Le gaz restant est plus riche en azote et est distillé en azote presque pur (généralement < 1 ppm) dans une colonne de distillation haute pression (HP).Le condenseur de cette colonne nécessite une réfrigération qui est obtenue en détendant davantage le flux le plus riche en oxygène à travers une vanne ou à travers un détendeur (un compresseur inversé).

5 Alternativement, le condenseur peut être refroidi en échangeant la chaleur avec une chaudière dans une colonne de distillation basse pression (LP) (fonctionnant à 1,21,3 bar abs.) lorsque l'ASU produit de l'oxygène pur.Pour minimiser le coût de compression, le condenseur/rebouilleur combiné des colonnes HP/LP doit fonctionner avec une différence de température de seulement 1 à 2 degrés Kelvin, ce qui nécessite des échangeurs de chaleur en aluminium brasé à plaques et ailettes.Les puretés typiques de l'oxygène varient de 97,5 % à 99,5 % et influencent la récupération maximale de l'oxygène. La réfrigération nécessaire à la production de produits liquides est obtenue en utilisant l'effet JT dans un détendeur qui alimente en air comprimé directement la colonne basse pression.Par conséquent, une certaine partie de l’air ne doit pas être séparée et doit quitter la colonne basse pression sous forme de flux résiduaire depuis sa partie supérieure.

6 Étant donné que le point d'ébullition de l'argon (87,3 K dans des conditions standard) se situe entre celui de l'oxygène (90,2 K) et de l'azote (77,4 K), l'argon s'accumule dans la partie inférieure de la colonne basse pression.Lorsque de l'argon est produit, un tirage côté vapeur est effectué à partir de la basse pression.

Colonne où la concentration en argon est la plus élevée.Il est envoyé vers une autre colonne rectifiant l'argon jusqu'à la pureté souhaitée, à partir de laquelle le liquide est renvoyé au même endroit dans la colonne LP.L'utilisation de garnissages structurés modernes présentant de très faibles pertes de charge permet des puretés d'argon inférieures à 1 ppm.Bien que l'argon soit présent dans moins de 1 % de l'argon entrant, la colonne d'argon air nécessite une quantité importante d'énergie en raison du taux de reflux élevé requis (environ 30) dans la colonne d'argon.Le refroidissement de la colonne d'argon peut être assuré à partir d'un liquide riche détendu à froid ou par de l'azote liquide.

7 Enfin, les produits fabriqués sous forme de gaz sont chauffés contre l'air entrant à température ambiante.Cela nécessite une intégration thermique soigneusement conçue qui doit permettre une robustesse contre les perturbations (dues au basculement des lits de tamis moléculaires).Il peut également nécessiter une réfrigération externe supplémentaire lors du démarrage.