На заводе ВРУ сжиженный газ производится в следующие семь этапов:

1.Перед сжатием воздух предварительно очищается от пыли.

2. Воздух сжимается, и конечное давление на выходе определяется степенью восстановления и состоянием продукта (газ или жидкость). Типичное давление составляет от 5 до 10 бар. Поток воздуха также может сжиматься до различных значений давления для повышения эффективности работы ВРУ. В процессе сжатия вода конденсируется в промежуточных охладителях.

3. Технологический воздух обычно пропускается через слой молекулярного сита, который удаляет остаточный водяной пар, а также углекислый газ, который может замерзнуть и засорить криогенное оборудование. Молекулярные сита часто предназначены для удаления из воздуха газообразных углеводородов, поскольку они могут создавать проблемы при последующей перегонке воздуха и приводить к взрывам. Слой молекулярного сита необходимо регенерировать. Это достигается установкой нескольких установок, работающих в чередующемся режиме, и использованием сухого отходящего газа для десорбции воды.

4. Технологический воздух проходит через встроенный теплообменник (обычно пластинчато-ребристый) и охлаждается криогенными потоками продукта (и отходов). Часть воздуха сжижается, образуя жидкость, обогащенную кислородом. Оставшийся газ содержит больше азота и перегоняется до практически чистого азота (обычно < 1 ppm) в дистилляционной колонне высокого давления (ВД). Конденсатор этой колонны требует охлаждения, которое достигается путем дальнейшего расширения потока с более высоким содержанием кислорода через клапан или через детандер (обратный компрессор).

5 В качестве альтернативы конденсатор может охлаждаться путем теплообмена с кипятильником в ректификационной колонне низкого давления (НД) (работающей при давлении 1,2–1,3 бар абс.), когда ВРУ производит чистый кислород. Для минимизации затрат на сжатие комбинированный конденсатор/кипятильник колонн ВД/НД должен работать с разницей температур всего в 1–2 градуса Кельвина, для чего требуются пластинчато-ребристые паяные алюминиевые теплообменники. Типичные значения чистоты кислорода составляют от 97,5% до 99,5% и влияют на максимальное извлечение кислорода. Охлаждение, необходимое для производства жидких продуктов, достигается с помощью эффекта Джоуля-Томсона в детандере, который подает сжатый воздух непосредственно в колонну низкого давления. Следовательно, определенная часть воздуха не подлежит разделению и должна покидать колонну низкого давления в виде отходящего потока из ее верхней секции.

6 Поскольку температура кипения аргона (87,3 К при стандартных условиях) находится между температурами кипения кислорода (90,2 К) и азота (77,4 К), аргон накапливается в нижней части колонны низкого давления. При производстве аргона паровая часть отбирается из колонны низкого давления.

Колонна с самой высокой концентрацией аргона. Он направляется в другую колонну, где аргон ректифицируется до требуемой чистоты, после чего жидкость возвращается в ту же колонну низкого давления. Использование современных структурированных насадок с очень низким перепадом давления позволяет получать аргон с чистотой менее 1 ppm. Хотя аргон присутствует в количестве менее 1% от поступающего потока, воздушно-аргоновая колонна требует значительного количества энергии из-за высокого флегмового числа (около 30) в аргоновой колонне. Охлаждение аргоновой колонны может осуществляться холодным расширенным насыщенным раствором или жидким азотом.

7. Наконец, продукты, полученные в газообразной форме, нагреваются в потоке входящего воздуха до температуры окружающей среды. Это требует тщательно продуманной тепловой интеграции, обеспечивающей устойчивость к помехам (например, при переключении слоёв молекулярных сит). Также может потребоваться дополнительное внешнее охлаждение во время запуска.