ASU 플랜트는 다음의 7단계를 거쳐 액체가스를 생산합니다.

1. 압축 전에 공기의 먼지가 미리 걸러집니다.

2. 공기는 압축되며, 최종 공급 압력은 회수율과 제품의 유체 상태(기체 또는 액체)에 따라 결정됩니다. 일반적인 압력은 5~10bar 게이지입니다. 공기 흐름은 ASU의 효율을 높이기 위해 다양한 압력으로 압축될 수도 있습니다. 압축 과정에서 물은 단차 냉각기에서 응축됩니다.

3. 공정 공기는 일반적으로 분자체 층을 통과하여 남아 있는 수증기와 이산화탄소를 제거합니다. 이산화탄소는 극저온 장비를 동결시켜 막히게 할 수 있습니다. 분자체는 종종 공기 중 기체 탄화수소를 제거하도록 설계되는데, 이러한 탄화수소는 이후 공기 증류 과정에서 폭발을 유발할 수 있는 문제를 일으킬 수 있기 때문입니다. 분자체 층은 재생되어야 합니다. 이는 교대로 작동하는 여러 대의 장치를 설치하고, 건조된 공동 생성된 폐가스를 이용하여 물을 탈착하는 방식으로 이루어집니다.

4. 공정 공기는 통합 열교환기(일반적으로 플레이트 핀 열교환기)를 통과하여 제품(및 폐기물)의 극저온 흐름에 의해 냉각됩니다. 공기의 일부는 액화되어 산소가 풍부한 액체를 형성합니다. 나머지 가스는 질소 함량이 더 높아 고압(HP) 증류탑에서 거의 순수한 질소(일반적으로 1ppm 미만)로 증류됩니다. 이 증류탑의 응축기는 산소가 더 풍부한 흐름을 밸브를 통해 더 팽창시키거나 역압축기인 팽창기를 통해 냉각을 필요로 합니다.

5 또는 ASU가 순수 산소를 생산할 때 저압(LP) 증류탑(1.2~1.3bar 절대압에서 작동)의 재보일러와 열을 교환하여 응축기를 냉각할 수 있습니다. 압축 비용을 최소화하기 위해 HP/LP 탑의 응축기/재비등기를 결합하면 온도 차이가 1~2도 켈빈으로만 유지되어야 하며, 이를 위해 플레이트 핀 브레이징 알루미늄 열교환기가 필요합니다. 일반적인 산소 순도는 97.5%~99.5%이며 산소의 최대 회수율에 영향을 미칩니다. 액체 제품 생산에 필요한 냉각은 압축 공기를 저압 탑에 직접 공급하는 팽창기의 JT 효과를 이용하여 얻습니다. 따라서 공기의 특정 부분은 분리되지 않고 저압 탑의 상부에서 폐기물로 배출되어야 합니다.

6 아르곤(표준 조건에서 87.3K)의 비등점이 산소(90.2K)와 질소(77.4K)의 비등점 사이에 있기 때문에 저압 증류탑의 하부에 아르곤이 축적됩니다. 아르곤이 생성되면 저압 증류탑에서 증기를 측면으로 배출합니다.

아르곤 농도가 가장 높은 컬럼입니다. 이 컬럼은 다른 컬럼으로 보내져 아르곤을 원하는 순도로 정류한 후, 액체는 LP 컬럼의 같은 위치로 다시 보내집니다. 압력 강하가 매우 낮은 최신 구조의 패킹을 사용하면 아르곤 순도를 1ppm 미만으로 유지할 수 있습니다. 유입되는 아르곤의 함량은 1% 미만이지만, 아르곤 컬럼에서 필요한 환류비(약 30)가 높아 공기 아르곤 컬럼은 상당한 양의 에너지를 필요로 합니다. 아르곤 컬럼의 냉각은 차갑고 팽창된 농후 액체 또는 액체 질소를 통해 공급될 수 있습니다.

7 마지막으로, 가스 형태로 생산된 제품은 유입되는 공기에 의해 주변 온도까지 가열됩니다. 이 과정에는 분자체 베드의 전환으로 인한 교란에 대한 견고성을 고려하여 신중하게 설계된 열 통합이 필요합니다. 또한, 시동 시 추가적인 외부 냉각 장치가 필요할 수 있습니다.