ASU 공장은 다음 7단계에 따라 액화가스를 생산합니다.

1. 압축 전에 공기에서 먼지를 사전 여과합니다.

2. 공기는 압축되며, 최종 토출 압력은 회수율과 제품의 유체 상태(기체 또는 액체)에 따라 결정됩니다. 일반적인 압력 범위는 5~10bar 게이지 압력입니다. 공기 흐름은 공기 분리 장치(ASU)의 효율을 높이기 위해 다양한 압력으로 압축될 수도 있습니다. 압축 과정에서 수분은 중간 단계 냉각기에서 응축되어 제거됩니다.

3. 공정 공기는 일반적으로 분자체층을 통과하여 잔류 수증기와 이산화탄소를 제거합니다. 이산화탄소는 동결되어 극저온 장비를 막히게 할 수 있기 때문입니다. 분자체는 또한 기체 탄화수소를 제거하도록 설계되는 경우가 많은데, 이는 후속 공기 증류 과정에서 폭발을 일으킬 수 있는 문제를 야기할 수 있기 때문입니다. 분자체층은 재생되어야 합니다. 이는 여러 대의 장치를 교대로 가동하고, 함께 생산되는 건조된 폐가스를 이용하여 수분을 탈착시킴으로써 이루어집니다.

4. 공정 공기는 일체형 열교환기(일반적으로 판형 핀 열교환기)를 통과하면서 제품(및 폐기물)의 극저온 흐름에 대해 냉각됩니다. 공기의 일부는 액화되어 산소가 풍부한 액체를 형성합니다. 나머지 가스는 질소가 더 풍부하며 고압(HP) 증류탑에서 거의 순수한 질소(일반적으로 < 1ppm)로 증류됩니다. 이 증류탑의 응축기는 냉각이 필요하며, 이는 산소가 더 풍부한 흐름을 밸브를 통해 또는 팽창기(역압축기)를 통해 추가로 팽창시켜 얻습니다.

5. 대안으로, ASU가 순수 산소를 생산할 때 저압(LP) 증류탑(절대압 1.2~1.3 bar에서 작동)의 재비기와 열을 교환하여 응축기를 냉각할 수 있습니다. 압축 비용을 최소화하기 위해 고압/저압 증류탑의 결합된 응축기/재비기는 1~2 켈빈의 온도 차이만으로 작동해야 하므로 판형 핀 브레이징 알루미늄 열교환기가 필요합니다. 일반적인 산소 순도는 97.5%에서 99.5% 범위이며, 이는 산소의 최대 회수율에 영향을 미칩니다. 액체 제품 생산에 필요한 냉각은 압축 공기를 저압 증류탑에 직접 공급하는 팽창기에서 JT 효과를 이용하여 얻습니다. 따라서 공기의 일부는 분리되지 않고 저압 증류탑 상부에서 폐기물로 배출되어야 합니다.

6. 아르곤의 끓는점(표준 조건에서 87.3 K)은 산소(90.2 K)와 질소(77.4 K)의 끓는점 사이에 있기 때문에 아르곤은 저압 컬럼의 하단부에 축적됩니다. 아르곤을 생산할 때는 저압부에서 증기 측으로 가스를 추출합니다.

아르곤 농도가 가장 높은 컬럼에서 아르곤이 분리됩니다. 분리된 아르곤은 다른 컬럼으로 보내져 원하는 순도로 정류된 후, 다시 저압(LP) 컬럼의 동일한 위치로 되돌아갑니다. 압력 강하가 매우 낮은 최신 구조형 충전재를 사용하여 1ppm 미만의 아르곤 순도를 얻을 수 있습니다. 유입 가스 중 아르곤의 함량은 1% 미만이지만, 아르곤 컬럼은 높은 환류비(약 30)가 요구되기 때문에 상당한 에너지가 필요합니다. 아르곤 컬럼의 냉각은 차가운 팽창 고농도 액체 또는 액체 질소를 이용하여 공급할 수 있습니다.

7. 마지막으로 기체 형태로 생성된 생성물은 유입되는 공기에 의해 주변 온도까지 가열됩니다. 이를 위해서는 분자체 베드 전환으로 인한 교란에 대한 안정성을 확보할 수 있도록 세심하게 설계된 열 통합이 필요합니다. 또한 시동 시에는 추가적인 외부 냉각이 필요할 수도 있습니다.