ASU プラントでは、次の 7 つのステップで液体ガスを製造します。

1.圧縮前に、空気から塵が事前に濾過されます。

2.空気は圧縮され、最終的な吐出圧力は回収率と製品の流体状態（気体または液体）によって決まります。一般的な圧力の範囲は 5 ～ 10 bar ゲージです。ASU の効率を高めるために、空気流をさまざまな圧力に圧縮することもできます。圧縮中、水は中間冷却器で凝縮します。

3.プロセス空気は通常、モレキュラーシーブベッドを通過し、凍結して極低温装置を詰まらせる可能性のある残留水蒸気と二酸化炭素を除去します。モレキュラーシーブは、ガス状炭化水素がその後の空気蒸留で問題となり、爆発を引き起こす可能性があるため、空気からガス状炭化水素を除去するように設計されていることがよくあります。モレキュラーシーブスベッドは再生する必要があります。これは、交互モードで動作する複数のユニットを設置し、同時に生成された乾燥廃ガスを使用して水を脱着することによって行われます。

4.プロセス空気は統合された熱交換器 (通常はプレートフィン熱交換器) を通過し、製品 (および廃棄物) の極低温ストリームに対して冷却されます。空気の一部が液化し、酸素が豊富な液体が形成されます。残りのガスは窒素が多く含まれており、高圧 (HP) 蒸留塔でほぼ純粋な窒素 (通常 < 1ppm) まで蒸留されます。この塔の凝縮器は、より酸素が豊富な流れをバルブまたはエキスパンダー (逆圧縮機) を通してさらに膨張させることで得られる冷却を必要とします。

あるいは、ASU が純酸素を生成しているときに、低圧 (LP) 蒸留塔 (絶対圧力 1.21.3 bar で運転) 内のリボイラーと熱を交換することによって凝縮器を冷却することもできます。圧縮コストを最小限に抑えるには、HP/LP カラムの凝縮器/リボイラーを組み合わせて、わずか 1 ～ 2 度ケルビンの温度差で動作する必要があり、プレート フィンをろう付けしたアルミニウム熱交換器が必要です。一般的な酸素純度は 97.5% ～ 99.5% の範囲で、酸素の最大回収率に影響します。液体製品の製造に必要な冷却は、圧縮空気を低圧塔に直接供給する膨張機の JT 効果を使用して得られます。したがって、空気の特定の部分は分離されず、低圧塔の上部から廃棄物の流れとして低圧塔から出なければなりません。

6 アルゴンの沸点 (標準状態で 87.3 K) は酸素の沸点 (90.2 K) と窒素の沸点 (77.4 K) の間にあるため、アルゴンは低圧塔の下部セクションに蓄積します。アルゴンが生成されると、低圧から蒸気側が取り出されます。

アルゴン濃度が最も高いカラム。アルゴンを所望の純度に精留する別の塔に送られ、そこから液体が LP 塔の同じ場所に戻されます。圧力損失が非常に低い最新構造のパッキンを使用することで、アルゴン純度を 1 ppm 未満にすることができます。アルゴンは流入ガスの 1% 未満しか存在しませんが、空気アルゴン塔では高い還流比 (約 30) が必要となるため、大量のエネルギーが必要になります。アルゴン塔の冷却は、冷膨張リッチ液体または液体窒素によって供給できます。

7 最後に、ガスの形で製造された製品は、入ってくる空気に対して周囲温度まで温められます。これには、(モレキュラーシーブベッドの切り替えによる)外乱に対する堅牢性を考慮した慎重に作成された熱統合が必要です。始動中に追加の外部冷却が必要になる場合もあります。