Μια μονάδα διαχωρισμού αέρα είναι μια βιομηχανική εγκατάσταση που διαχωρίζει τον φυσικό αέρα, ή τον ατμοσφαιρικό αέρα, στα αέρια που τον αποτελούν. Τα αέρια που συλλέγονται στη διαδικασία περιλαμβάνουν οξυγόνο, άζωτο και αργό, καθώς και ορισμένα αδρανή αέρια όπως νέον, ξένον και κρυπτόν. Δεδομένου ότι το άζωτο και το οξυγόνο είναι τα δύο πιο κοινά αέρια στην ατμόσφαιρα της γης, αυτά τα δύο στοιχεία αποτελούν το μεγαλύτερο μέρος των αερίων που συλλέγονται σε αυτή τη διαδικασία.
Η διαδικασία που χρησιμοποιείται σε μια μονάδα διαχωρισμού αέρα ονομάζεται κρυογονική απόσταξη. Με την ψύξη του ατμοσφαιρικού αέρα σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες, τα συστατικά αέρια μπορούν να διαχωριστούν και να συλλεχθούν. Σε ορισμένα φυτά μπορούν επίσης να συλλεχθούν υγρές μορφές αζώτου ή οξυγόνου.
Η διαδικασία κρυογονικής απόσταξης είναι μια διαδικασία τεσσάρων βημάτων. Στο πρώτο βήμα, ο ατμοσφαιρικός αέρας καθαρίζεται και συμπιέζεται σε εύρος πίεσης από 5 έως 10 bar (4-9 ατμόσφαιρες). Η διαδικασία καθαρισμού αφαιρεί τη σκόνη και τους ρύπους που θα μπορούσαν να επηρεάσουν τη διαδικασία ψύξης. Η διαδικασία συμπίεσης θερμαίνει τον αέρα για να αφαιρέσει τα ίχνη υγρασίας πριν περάσει ο πεπιεσμένος αέρας σε έναν εναλλάκτη θερμότητας για ψύξη.
Όταν ο πεπιεσμένος αέρας έχει ψυχθεί, το επόμενο βήμα είναι ο καθαρισμός. Αυτή η διαδικασία περιλαμβάνει τη διέλευση του αέρα μέσα από ένα μοριακό κόσκινο, το οποίο φιλτράρει τον αέρα με μια διαδικασία που ονομάζεται προσρόφηση. Σε αυτή τη διαδικασία, αέρια ή μόρια έλκονται σε μια προσροφητική επιφάνεια και σχηματίζουν ένα στρώμα πάνω από το προσροφητικό υλικό. Τα μοριακά κόσκινα έχουν σχεδιαστεί για την αφαίρεση διοξειδίου του άνθρακα, νερού και αερίων υδρογονανθράκων.
Αφού καθαριστεί ο αέρας, μπορεί να περάσει με ασφάλεια στον θάλαμο ψύξης και απόσταξης. Ο θάλαμος ψύξης αποτελείται από έναν εναλλάκτη θερμότητας και κρυογονικά ρεύματα. Όταν ο αέρας διέρχεται από αυτόν τον θάλαμο, φθάνει σε αρκετά χαμηλές θερμοκρασίες ώστε να είναι δυνατή η απόσταξη των συστατικών αερίων.
Η απόσταξη του αέρα γίνεται στη στήλη απόσταξης. Ανάλογα με τα αέρια που πρόκειται να συλλεχθούν, ο αέρας μπορεί να περάσει από περισσότερες από μία στήλες απόσταξης. Αυτό το εξάρτημα χρησιμοποιεί ψυκτικό και διαστολέα ή βαλβίδα για να δημιουργήσει ένα φαινόμενο Joule-Thomson, το οποίο αναγκάζει τα συστατικά αέρια του αέρα να κρυώσουν και να φτάσουν σε υγρή κατάσταση. Τα υγροποιημένα αέρια στη συνέχεια συλλέγονται και θερμαίνονται σε θερμοκρασία περιβάλλοντος για αποθήκευση ή χρήση.
Τα αέρια που παράγονται από μια μονάδα διαχωρισμού αέρα χρησιμοποιούνται σε πολλές βιομηχανικές διεργασίες. Σε ορισμένες περιπτώσεις, αυτές οι αέριες μορφές αυτών των στοιχείων μεταφέρονται σε βιομηχανικούς χρήστες μέσω απευθείας αγωγών. Σε άλλες περιπτώσεις, τα στοιχεία που συλλέγονται μπορούν να αποθηκευτούν σε υγρή ή αέρια μορφή για μεταγενέστερη μεταφορά και χρήση. Μεγαλύτερες ποσότητες των αποσταγμένων αερίων συνήθως μεταφέρονται στην υγρή τους μορφή με βυτιοφόρα. Μικρότερες ποσότητες μπορούν να μεταφερθούν σε κυλίνδρους υπό πίεση ως αέριο.