Die ASU-Anlage produziert Flüssiggas in folgenden sieben Schritten:

1. Vor der Kompression wird die Luft von Staub vorgefiltert.

2. Die Luft wird komprimiert, wobei der endgültige Förderdruck von der Ausbeute und dem Aggregatzustand (gasförmig oder flüssig) der Produkte abhängt. Typische Drücke liegen zwischen 5 und 10 bar Überdruck. Der Luftstrom kann auch auf unterschiedliche Drücke komprimiert werden, um die Effizienz der Luftzerlegungsanlage zu steigern. Während der Kompression kondensiert das Wasser in Zwischenkühlern.

3. Die Prozessluft wird üblicherweise durch ein Molekularsiebbett geleitet, das restlichen Wasserdampf sowie Kohlendioxid entfernt, welches sonst gefrieren und die Kryoanlage verstopfen würde. Molekularsiebe werden häufig auch zur Entfernung gasförmiger Kohlenwasserstoffe aus der Luft eingesetzt, da diese bei der nachfolgenden Luftdestillation Probleme verursachen und zu Explosionen führen können. Das Molekularsiebbett muss regeneriert werden. Dies geschieht durch den Einsatz mehrerer, abwechselnd betriebener Einheiten, die das anfallende trockene Abgas zur Desorption des Wassers nutzen.

4. Die Prozessluft wird durch einen integrierten Wärmetauscher (üblicherweise einen Plattenwärmetauscher) geleitet und gegen kryogene Produkt- (und Abfall-)Ströme gekühlt. Ein Teil der Luft verflüssigt sich zu einer sauerstoffreichen 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 Kälte, die durch weitere Expansion des sauerstoffreicheren Stroms über ein Ventil oder durch einen Expander (einen umgekehrten Kompressor) erzeugt wird.

5 Alternativ kann der Kondensator durch Wärmeaustausch mit einem Verdampfer in einer Niederdruck-Destillationskolonne (Betriebsdruck 1,2–1,3 bar abs.) gekühlt werden, wenn die Luftzerlegungsanlage reinen Sauerstoff produziert. Um die Kompressionskosten zu minimieren, muss der kombinierte Kondensator/Verdampfer der Hoch-/Niederdruckkolonnen mit einer Temperaturdifferenz von nur 1–2 Kelvin betrieben werden, was gelötete Aluminium-Plattenwärmetauscher erfordert. Typische Sauerstoffreinheiten liegen zwischen 97,5 % und 99,5 % und beeinflussen die maximale Sauerstoffausbeute. Die für die Herstellung flüssiger Produkte benötigte Kälte wird mittels Joule-Teller-Effekt in einem Expander erzeugt, der Druckluft direkt in die Niederdruckkolonne leitet. Daher darf ein Teil der Luft 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 Niederdruckkolonne an. Bei der Argonproduktion wird eine Dampfentnahme aus dem Niederdruckbereich durchgeführt.

Die LP-Kolonne enthält die höchste Argonkonzentration. Das Argon wird einer weiteren Kolonne zugeführt, in der es auf die gewünschte Reinheit aufgereinigt wird. Die Flüssigkeit wird anschließend an dieselbe Stelle in der LP-Kolonne zurückgeführt. Moderne, strukturierte Packungen mit sehr geringen Druckverlusten ermöglichen Argonreinheiten von unter 1 ppm. Obwohl der Argonanteil im Eingangsgas unter 1 % liegt, benötigt die Luft-Argon-Kolonne aufgrund des hohen Rücklaufverhältnisses (ca. 30) eine erhebliche Menge Energie. Die Kühlung der Argon-Kolonne kann durch kalte, expandierte, energiereiche Flüssigkeit oder durch flüssigen Stickstoff erfolgen.

7. Abschließend werden die in Gasform erzeugten Produkte durch die Zuluft auf Umgebungstemperatur erwärmt. Dies erfordert eine sorgfältig ausgelegte Wärmeintegration, die robust gegenüber Störungen (z. B. durch Umschaltung der Molekularsiebbetten) sein muss. Gegebenenfalls ist während des Anfahrvorgangs eine zusätzliche externe Kühlung erforderlich.