Die ASU-Anlage produziert Flüssiggas in den folgenden sieben Schritten:

1. Vor der Kompression wird die Luft vorab vom Staub befreit.

2. Luft wird komprimiert, wobei der endgültige Lieferdruck durch die Rückgewinnung und den Fluidzustand (gasförmig oder flüssig) der Produkte bestimmt wird. Typische Drücke liegen zwischen 5 und 10 bar Überdruck. Der Luftstrom kann auch auf unterschiedliche Drücke komprimiert werden, um die Effizienz der Luftaufbereitungsanlage zu steigern. Während der Kompression kondensiert Wasser in Zwischenstufenkühlern.

3. Die Prozessluft wird üblicherweise durch ein Molekularsiebbett geleitet, das verbleibenden Wasserdampf sowie Kohlendioxid entfernt, das gefrieren und die kryogene Anlage verstopfen würde. Molekularsiebe dienen häufig dazu, gasförmige Kohlenwasserstoffe aus der Luft zu entfernen, da diese bei der anschließenden Luftdestillation ein Problem darstellen und zu Explosionen führen können. Das Molekularsiebbett muss regeneriert werden. Dies geschieht durch die Installation mehrerer Einheiten, die abwechselnd arbeiten und das trockene, mitentstandene Abgas zur Desorption des Wassers nutzen.

4. Prozessluft wird durch einen integrierten Wärmetauscher (üblicherweise einen Lamellenwärmetauscher) geleitet und gegen kryogene Produkt- (und Abfall-)Ströme gekühlt. Ein Teil der Luft verflüssigt sich zu einer sauerstoffangereicherten Flüssigkeit. Das verbleibende Gas ist stickstoffreicher und wird in einer Hochdruck-Destillationskolonne zu nahezu reinem Stickstoff (typischerweise < 1 ppm) destilliert. Der Kondensator dieser Kolonne benötigt Kühlung, die durch die weitere Expansion des sauerstoffreicheren Stroms über ein Ventil oder durch einen Expander (einen Rückwärtskompressor) erreicht wird.

5 Alternativ kann der Kondensator durch Wärmeaustausch mit einem Nachverdampfer in einer Niederdruck-Destillationskolonne (ND) (Betrieb bei 1,21,3 bar abs.) gekühlt werden, wenn die ASU reinen Sauerstoff produziert. Um die Kompressionskosten zu minimieren, muss der kombinierte Kondensator/Nachverdampfer der HD/ND-Kolonnen mit einem Temperaturunterschied von nur 1–2 Kelvin arbeiten, wofür hartgelötete Aluminium-Wärmetauscher mit Lamellen erforderlich sind. Typische Sauerstoffreinheiten liegen zwischen 97,5 % und 99,5 % und beeinflussen die maximale Sauerstoffrückgewinnung. Die zur Herstellung flüssiger Produkte erforderliche Kühlung wird durch den JT-Effekt in einem Expander erreicht, der Druckluft direkt in die Niederdruckkolonne einspeist. Ein gewisser Teil der Luft darf daher nicht abgetrennt werden und muss die Niederdruckkolonne als Abfallstrom im oberen Bereich verlassen.

6 Da der Siedepunkt von Argon (87,3 K unter Standardbedingungen) zwischen dem von Sauerstoff (90,2 K) und Stickstoff (77,4 K) liegt, sammelt sich Argon im unteren Bereich der Niederdrucksäule an. Bei der Argonproduktion wird ein Dampfseitenabzug aus der Niederdrucksäule entnommen.

Säule mit der höchsten Argonkonzentration. Das Argon wird einer weiteren Säule zugeführt, die das Argon auf die gewünschte Reinheit rektifiziert. Von dort wird die Flüssigkeit an die gleiche Stelle in der Niederdrucksäule zurückgeführt. Der Einsatz moderner strukturierter Packungen mit sehr geringem Druckabfall ermöglicht Argonreinheiten von weniger als 1 ppm. Obwohl Argon nur in weniger als 1 % des einströmenden Gases vorhanden ist, benötigt die Luft-Argon-Säule aufgrund des erforderlichen hohen Rücklaufverhältnisses (ca. 30) in der Argonsäule einen erheblichen Energieaufwand. Die Kühlung der Argonsäule kann durch kalte, expandierte, angereicherte Flüssigkeit oder flüssigen Stickstoff erfolgen.

7 Abschließend werden die gasförmig erzeugten Produkte gegen die Zuluft auf Umgebungstemperatur erwärmt. Dies erfordert eine sorgfältig abgestimmte Wärmeintegration, die Robustheit gegenüber Störungen (durch Umschalten der Molekularsiebbetten) gewährleisten muss. Eventuell ist während des Anlaufs auch zusätzliche externe Kühlung erforderlich.