NO321742B1 - Fremgangsmate og anordning for gasskondensering - Google Patents

Description

Produksjonen av flytende naturgass (LNG) oppnås ved avkjøling og kondensering av en produsert gasstrømning mot et flertall kjølemiddelstrørnrner frembrakt av et resirkulerende kjølesystem. Kjøling av den produserte naturgassen oppnås ved hjelp av ulike

kjøleprosessykler, så som den velkjente kaskadesyklusen der kjøling frembringes av tre ulike kjølemiddelsløyfer. En slik kaskadesyklus benytter metan-, etylen- og propansyk-luser i sekvens for å produsere kjøling ved tre ulike temperaturnivåer. En annen velkjent kjølesyklus benytter en med propan forkjølt, blandet kjølemiddelsyklus der en blanding av flere kjølemiddelkomponenter genererer kjøling over et valgt temperaturområde. Det blandede kjølemidlet kan inneholde hydrokarboner så som metan, etan, propan og andre lette hydrokarboner, og kan også inneholde nitrogen. Varianter av dette effektive kjøle-systemet benyttes i mange LNG-anlegg i hele verden.

Enkle eller doble blandede kjølemiddelsykluser, med eller uten propanforkjøling, har blitt benyttet for flytendegjøring av naturgass. Enkle blandede kjølemiddelsykluser har fordampet det blandede kjølemidlet enten ved et eller to ulike trykknivåer for å frembringe kjøling over det foreskrevne temperaturområdet.

U.S. patent nr. 4,251,247 redegjør for enkle blandede kjølemiddelsystemer der kjøle-midlet fordamper ved to trykk. Den komprimerte enkle blandede kjølemiddelstrømmen frembringer, enten etter kompressormellomtrinnkjøling og/eller etter kjølingen ved det siste kompressortrinnet til nær ambient temperatur, en væskefraksjon og en dampfrak-sjon. Kjølingen som avledes fra damp fraksjonen benyttes for å frembringe gassen fra ambient temperatur til 20°C ved å benytte avkjøling fra en del av væskefraksjonen og prosesseres så i en adsorpsjonsenhet (dehydreirngsenhet) for fjerning av vann. For å unngå dannelsen av metanhydrater, avkjøles ikke naturgassen til temperaturer vesentlig under 20°C, før adsorpsjonsenheten. For å kjøle naturgass fra 37°C til 20°C, fordampes delvis en del av væskekjølemiddelfraksjonen ved hjelp av varmeveksling med naturgassen og føres tilbake til en separator som befinner seg ved et mellomtrinn i kompressoren. Naturgass som strømmer ut av adsorpsjonsenheten kjøles imidlertid fra 20°C til - 54°C ved hjelp av avkjøling utledet fra dampfraksjonen i den enkle blandede kjølemid-delstrømmen.

Et enkelt blandet kjølemiddelsystem der kjølemidlet koker ved to trykk, er beskrevet i U.S. patent nr. 3,747,359. Lavtrykksblandet kjølemiddel komprimeres varmt, dvs. det føres inn i kompressoren etter varmeveksling med varm produsert naturgass og blandede kjølemiddelmatinger ved høyt trykk. Mellomliggende trykkblandet kjølemiddel opp nås etter avkjøling under ambient temperatur i stedet for etter ambient kjøling, og ingen separasjon av blandet kjølemiddel opptrer ved ambient temperatur.

U.S. patent nr. 4,325,231 redegjør for et enkelt blandet kjølemiddelsystem der kjølemid-let fordamper ved to trykk. Høytrykksvæsken kondensert etter ambient kjøling under-kjøles og fordampes ved lavt trykk, mens høytrykksdampen som er gjenværende etter ambient kjøling avkjøles videre og avgir en andre væske og en andre dampstrømning. Den andre dampstrømmen flytendegjøres, underkjøles og fordampes ved lavt trykk, mens den andre væskestrømningen underkjøles og fordampes ved lave og mellomliggende trykk. Væske under høyt trykk og ved ambient temperatur og dampstrømmer ved høyt trykk, kjøles i separate, parallelle varmevekslere. Alle fordampede, blandede kjø-lemiddelstrømmer varmes til nær den ambiente temperatur forut for komprimering.

U.S. patent nr. 5,657,643 beskriver et enkelt blandet kjølemiddelsystem der kjølemidlet koker ved et trykk. Kompresjonen av blandet kjølemiddel opptrer i to trinn og gir et væskekondensat etter mellomkjøleren som pumpes og blandes med utløpet fra det siste kompresjonstrinnet. Kjøling av tilførselen (matingen) og blandet kjølemiddel opptrer i en enkelt multistrømningsvarmeveksler.

Forbedret virkningsgrad i gassflytendegjøringsprosesser er svært ønskelig og er hoved-målet med nye sykluser som utvikles innenfor teknikken vedrørende flytendegjøring av gass. Formålene ved den foreliggende oppfinnelse, som vil bli beskrevet under og definert ved de vedheftede krav, omfatter forbedringer i væskedannelsesprosesser som benytter et enkelt blandet kjølemiddel. Forbedringene omfatter kompresjonen av fordampet kjølemiddel ved reduserte kompressorinnløpstemperaturer og genereringen av mel-lomtrinnsvæskekjølemiddelstrømninger ved ambient temperatur som kan benyttes med fordel i kjølesyklusen.

Ifølge et første aspekt vedrører den foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte for gasskondensering, omfattende: (i) avkjøling av en hovedsakelig vannfri mategass i en første kjølesone ved indirekte varmeveksling med et første fordampende væskeblandet kjølemiddel for å tildanne en mellomliggende avkjølt mategasstrøm og et første fordampet blandet kjølemiddel ved et første mellomliggende trykknivå; (ii) ytterligere avkjøling og kondensering av den mellomliggende avkjølte mate-gasstrømmen i en andre kjølesone ved indirekte varmeveksling med et andre fordampende væskeblandet kjølemiddel for å gi et flytende gassprodukt og en andre fordampet blandet kjølemiddelstrøm ved et andre lavtrykknivå som er mindre enn det første mellomliggende trykknivået, kjennetegnet ved at det første og det andre fordampende væskeblandede kjølemidlet tildannes i en resirkulerende kjøleprosess som innbefatter trinnene: (a) komprimering av den andre fordampede blandede kjølemiddelstrømmen for å tildanne et mellomliggende komprimert kjølemiddel; (b) kombinering av det mellomliggende komprimerte kjølemidlet med den førs-te fordampede blandede kjølemiddelstrømmen for å tildanne en kombinert kjølemiddel-strøm; (c) komprimering av den kombinerte kjølemiddelstrømmen for å gi en komprimert blandet kjølemiddelstrøm; (d) avkjøling og delvis kondensering av den kombinerte kjølemiddelstrømmen fra trinn (c) med omgivelsesavkjøling og separering av den resulterende delvis kondenserte tofaseblandede kjølemiddelstrømmen i en første dampfaseblandet kjølemiddel-strøm og en første væskefaseblandet kjølemiddelstrøm; (e) komprimering av den første dampfaseblandede kjølemiddelstrømmen fra trinn (d) for å frembringe en komprimert første dampfaseblandet kjølemiddelstrøm; (f) avkjøling og delvis kondensering av den komprimert første dampfaseblandet kjølemiddelstrømmen fra trinn (e) med omgivelsesavkjøling for å frembringe en delvis kondensert resulterende strøm; (g) separering av den delvis kondensert resulterende strømmen i en andre dampfaseblandet kjølemiddelstrøm og en andre væskefaseblandet kjølemiddelstrøm; (h) avkjøling og kondensering av den andre dampfaseblandede i den første og den andre kjølesonen for å gi en væskeblandet kjølemiddelstrøm og redusering av trykket til den avkjølte væskekjølemiddelstrømmen for å gi det andre fordampende væskeblandede kjølemidlet; og (i) underkjøling av den andre væskefaseblandede kjølemiddelstrømmen i den første kjølesonen for å gi en underkjølt kjølemiddelstrøm og redusering av trykket til den flytende underkjølte kjølemiddelstrømmen for å gi det første fordampende væskeblandede kjølemidlet ved det første mellomliggende trykknivået.

På gunstig måte kan fremgangsmåten videre omfatter pumping av den første væskefaseblandede kjølemiddelstrømmen til trykket til den komprimerte første dampfaseblandede kjølemiddelstrømmen fra trinn (e) for å frembringe en pumpet første væskefaseblandet kjølemiddelstrøm og kombinering av den pumpede første væskefaseblandede kjølemiddelstrømmen med den komprimerte første dampfaseblandede strømmen fra trinn (e) før avkjøling og delvis kondensering i trinn (f).

I trinn (h) kan alt av den andre dampfaseblandede kjølemiddelstrømmen avkjøles og kondenseres i den første og den andre kjølesonen for til sist å gi det andre fordampende væskeblandede kjølemidlet og det andre fordampende væskeblandede kjølemidlet brukes for å besørge kjøling kun i den andre kjølesonen.

Videre kan kjølesonen ha to varmevekslere og fremgangsmåten omfatte:

(1) ytterligere avkjøling av den første væskefaseblandede kjølemiddelstrømmen i den første varmeveksleren for å tildanne en underkjølt trykksatt væskestrøm og redusering av trykket til den underkjølte trykksatte væskestrømmen for å tildanne strøm ved redusert trykk; (2) kombinering av strømmen ved redusert trykk med en delvis fordampet kjø-lemiddelstrøm fra den andre varmeveksleren for å gi en kombinert strøm; (3) innføring av den kombinerte strømmen ved den kalde enden av den første varmeveksleren for å besørge kjøling i denne; (4) underkjøling av væskestrøm i varmevekslerne for å gi underkjølt væske-strøm, noe som reduserer trykket til væskestrømmen for å frembringe en delvis fordampet kjølemiddelstrøm; og (5) innføring av den delvis fordampede kjølemiddelstrømmen i den kalde enden av den andre varmeveksleren for å besørge kjøling i denne og gjenvinning av en delvis oppvarmet, delvis fordampet strøm fra den varme enden av den andre varmeveksleren som kombinerer i trinn (2) med strømmen ved redusert trykk for å gi kombinert strøm

(206).

Den andre kjølesonen kan ellers ha to varmevekslere og i trinn (h) avkjøles og delvis kondenseres den andre dampfaseblandede kjølemiddelstrømmen i den første kjølesonen for å gi en tofaseblandet kjølemiddelstrøm og fremgangsmåten omfatte: (1) separering av den tofaseblandede kjølemiddelstrømmen for å gi en dampkjø-lemiddelstrøm og en mellomliggende væskestrøm; (2) ytterligere avkjøling og kondensering av dampstrømmen i de to varmevekslerne for å gi den underkjølte væskekjølemiddelstrømmen; og (3) underkjøling av væskestrømmen i den første varmeveksleren for å gi en un-derkjølt væskestrøm som reduseres i trykk og deretter kombineres med en delvis fordampet kjølemiddelstrøm fra den andre varmeveksleren, og den kombinerte strømmen fordampes i den første varmeveksleren for å tildanne den andre fordampede kjølemid-delstrømmen.

En del av den underkjølte strømmen kan kombineres med den mellomliggende væske-strømmen for å gi en kombinert mellomliggende væskestrøm som avkjøles i den første varmeveksleren, og den resulterende strømmen reduseres i trykk.

Avkjølingen for kjøling av den andre blandede kjølemiddeldampen kan frembringes idet minste delvis av den fordampende væskeblandede kjølemiddelstrømningen i den andre kjølesonen. En del av den blandede kjølemiddelvæsken etter underkjøling i (d) kan kombineres med den andre blandede kjølemiddelvæsken, og den resulterende kombinerte strømningen kan underkjøles, reduseres i trykk og fordampes ved det andre trykknivået i den andre kjølesonen.

Den mellomliggende avkjølte mategassen har fortrinnsvis en temperatur under omlag 10°C.

I dens andre aspekt vedrører den foreliggende oppfinnelse en anordning for gasskondensering, omfattende: (A) en første kjølesone for avkjøling av en hovedsakelig vannfri mategass ved indirekte varmeveksling med et første fordampende væskeblandet kjølemiddel for å tildanne en mellomliggende avkjølt mategasstrøm og et første fordampet blandet kjøle-middel ved et første mellomliggende trykknivå; (B) en andre kjølesone for ytterligere avkjøling og kondensering av den mellomliggende avkjølte mategasstrømmen ved indirekte varmeveksling med et andre fordampende væskeblandet kjølemiddel for å gi et flytende gassprodukt og en andre fordampet blandet kjølemiddelstrøm ved et andre lavtrykknivå som er mindre enn det første mellomliggende trykknivået; og (C) et resirkulerende kjølesystem for tildannelse av det første og det andre fordampende væskeblandede kjølemidlet, kjennetegnet ved at anordningen innbefatter: (a) en kompressor for komprimering av den andre fordampede blandede kjøle-middelstrømmen for å tildanne et mellomliggende komprimerte kjølemiddel; (b) en innretning for kombinering av det mellomliggende komprimert kjølemid-let med den første fordampede blandede kjølemiddelstrømmen for å tildanne en kombinert kjølemiddelstrøm; (c) en kompressor for komprimering av den kombinerte kjølemiddelstrømmen for å gi en komprimert blandet kjølemiddelstrøm; (d) en første omgivelseskjøler for avkjøling og delvis kondensering av den kombinerte kjølemiddelstrømmen fra trinn (c) med omgivelseskjøling og en førstefasesepa-

rerende innretning for separering av den resulterende delvis kondenserte tofaseblandede kjølemiddelstrømmen i en første dampfaseblandet kjølemiddelstrøm og en første væskefaseblandet kjølemiddelstrøm; (e) en kompressor for komprimering av den første dampfaseblandede kjølemid-delstrømmen fra trinn (d) for å frembringe en komprimert første dampfaseblandet kjø-lemiddelstrøm; (f) en andre omgivelseskjøler for avkjøling og delvis kondensering av den komprimert første dampfaseblandet kjølemiddelstrømmen fra trinn (e) med omgivelseskjø-ling for å frembringe en delvis kondensert resulterende strøm; (g) en annenfaseseparerende innretning for separering av den delvis kondensert resulterende strømmen i en andre dampfaseblandet kjølemiddelstrøm og en andre væskefaseblandet kjølemiddelstrøm; (h) en innretning for avkjøling og kondensering av den andre dampfaseblandede i den første og den andre kjølesonen for å gi en væskeblandet kjølemiddelstrøm og redusering av trykket til den avkjølte væskekjølemiddelstrømmen for å gi det andre fordampende væskeblandede kjølemidlet; og (i) en innretning for underkjøling av den andre væskefaseblandede kjølemiddel-strømmen i den første kjølesonen for å gi en underkjølt kjølemiddelstrøm og en innretning for redusering av trykket til den flytende underkjølte kjølemiddelstrømmen for å gi det første fordampende væskeblandede kjølemidlet ved det første mellomliggende trykknivået. Figur 1 er et skjematisk flytskjema av en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse, der en del av det resirkulerende fordampede kjølemidlet komprimeres kaldt og en mellomtrinns kjølemiddelsvæske dannes i løpet av kompresjonen. Figur 2 er et skjematisk flytskjema av en annen utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse, der en mellomtrinns kjølemiddelsvæske lages i løpet av kompresjonen, under-kjøles, reduseres i trykk og fordampes for å frembringe kjøling. Figur 3 er et skjematisk flytskjema av en annen utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse der en kjølemiddelsdampstrømning delvis kondenseres ved subambient temperatur for å danne avkjølte damp- og væskekjølemiddelstrømmer. Figur 4 er et skjematisk flytskjema som illustrerer en modifikasjon av utførelsesformen i figur 3, der en del av en underkjølt blandet kjølemiddelsvæske kombineres med en blandet kjølemiddelsvæske oppnådd ved delvis kondensering av en kjølemiddelsdamp.

Den foreliggende oppfinnelse frembyr en effektiv og virkningsfull prosess for flyten-degjøring av en mategasstrømning og er særskilt anvendbar ved flytendegjøring av naturgass. Oppfinnelsen oppnår høy termodynamisk virkningsgrad med en ukomplisert, enkel blandet kjølemiddelsprosess som fordrer et minimalt antall varmevekslere. I en foretrukket fremgangsmåte, benytter oppfinnelsen et resirkulerende kjølesystem med et enkelt blandet kjølemiddel som avkjøler mategasstrømmen ved indirekte varmeoverfø-ring med fordampende blandede kjølemiddelstrømninger ved to trykknivåer. Det blandede kjølemidlet er en multikomponent fluidblanding typisk inneholdende et eller flere hydrokarboner utvalgt fra metan, etan, propan og andre lette hydrokarboner, og kan også inneholde nitrogen.

Oppfinnelsen kan i de utførelsesformene som er beskrevet under benytte en hvilken som helst av et stort utvalg varmevekslingsanordninger i avkjølingskretsene, inkludert varmevekslere av typen viklede spiralvarmevekslere, plate-ribbevarmevekslere, skall- og rørvarmevekslere, og varmevekslere av kjeletypen. Kombinasjoner av disse varmeveks-lertypene kan benyttes avhengig av de spesifikke anvendelsene. Oppfinnelsen kan benyttes for å kondensere en hver mategasstrømning, men benyttes fortrinnsvis for å kondensere naturgass som illustrert i de følgende prosessbeskrivelsene.

Med henvisning til figur 1 renses og tørkes en gassfrømning 100 (fortrinnsvis naturgass), ved hjelp av kjente metoder i forbehandlingsseksjonen 102 for å fjerne vann, syregasser så som CO2og H2S og andre kontaminanter så som kvikksølv. Forbehandlet produsert gasstrømning ("mategass") 104, som nå i det alt vesentlige er vann, avkjøles i varmeveksler 106 til en mellomliggende temperatur mellom om lag 10°C og -90°C, fortrinnsvis mellom om lag 0°C og -50°C, ved fordamping av den blandede kjølemiddel-strømningen 108. Begrepet "hovedsakelig uten vann" eller "vannfri" betyr at et hvert gjenværende vann i den produserte gasstrømmen 104 er til stede ved en tilstrekkelig lav konsentrasjon for å forhindre operasjonelle problemer på grunn av at vann fryser i den nedstrøms avkjølings- og væskedannelsesprosessen.

Den avkjølte naturgasstrømmen 122 kjøles ytterligere ned i varmeveksleren 124 til en temperatur mellom om lag -190°C og -120°C, fortrinnsvis mellom om lag -170°C og -150°C ved fordamping av den blandede kjølemiddelstrømningen 132. Den resulterende ytterligere nedkjølte strømningen 136 er produktet kondensert eller flytende naturgass (LNG) som sendes til en lagertank eller til ytterligere prosessering.

Avkjøling for å kjøle naturgassmatestrømmen 104 fra nær ambient til en kondensattem-peratur på et sluttprodukt utgjøres ved en blandet kjølekrets som benytter et kjølemiddel som inneholder to eller flere komponenter. Den trykksatte blandede kjølemiddelstrøm-ningen 148 frembringes ved hjelp av flertrinns kompressorer 174 ved et trykk mellom om lag 25 bar og 100 bar, og fortrinnsvis mellom om lag 40 bar og 80 bar. Etter ambient avkjøling separeres denne komprimerte og delvis kondenserte strømmen i damp-strømningen 116 og væskestrøm 152. Som en opsjon, kan en del 118 av væskestrøm-ningen 152 kombineres med dampstrømningen 116.

Begrepet "ambient kjøling" betyr kjøling som iverksettes ved varmeoverføring til et ambient kjølelegeme ved benyttelse av indirekte varmeoverføring med et ambient tem-peraturfluid så som kjølevann eller ambient luft. Varme som ekstraheres fra den ned-kjølte strømmen sendes dermed til sist til et ambient kjølelegeme så som atmosfærisk luft eller et stort vannlegeme.

De væske- og dampblandede kjølemiddelstrømningene 116 og 152 entrer så varmeveksleren 106 ved nær ambient temperatur. Kjølemiddelstrømningene kjøles til en temperatur mellom om lag 10°C og -90°C, fortrinnsvis mellom om lag 0°C og -50°C, i varmeveksleren 106, og løper ut som strømninger 156 og 158. Trykket i strømningen 156 reduseres adiabatisk over reduksjonsventilen eller strupeventilen 160 til et trykknivå mellom om lag 4 bar og 30 bar, fortrinnsvis mellom om lag 8 bar og 20 bar, og føres inn i den kalde enden i varmeveksleren 106 som strømning 108, for å frembringe kjøling som beskrevet tidligere. Fordampet kjølemiddelstrømning 114 trekkes ut av varmeveksleren 106 ved eller nær ambient temperatur. Om ønskelig kunne trykket i strømningen 156 reduseres ved frigjøringsekspansjon ("work expansion") i en turboekspander.

Den blandede kjølemiddelstrømning 158 føres inn i varmeveksleren 124 og avkjøles der til en endelig temperatur mellom om lag -190°C og -120°C, fortrinnsvis mellom om lag -170°C og -150°C. Den underkjølte væskestrømmen 172 reduseres så i trykk adiabatisk over reduksjonsventilen 134 til et trykknivå mellom om lag 1 bar og 10 bar, fortrinnsvis mellom om lag 2 bar og 6 bar, og føres inn til den kalde enden av varmeveksleren 124 som strømningen 132 for der å frembringe kjøling. Om ønskelig kunne trykket i strøm-ningen 172 reduseres ved frigjøringsekspansjon i en turboekspander.

De to fordampede kjølemiddelstrømningene, 176 og 114, returneres til kompressoren 174. Strømningen 176, som fremdeles er forholdsvis kald, kaldkomprimeres i et første komprimeirngstrinn til et trykk mellom om lag 4 bar og 30 bar, og fortrinnsvis mellom 8 bar og 20 bar. Strømningen 176 er fortrinnsvis kaldere enn strømningen 114, som typisk er mye nærmere ambient temperatur. Kompresjonen av en fordampet kjølemiddel-strømningen som returneres ved en subambient temperatur, defineres som kaldkompre-sjon, og er å foretrekke fordi det muliggjør en reduksjon i varmevekslerens 106 størrelse og kompressorstørrelse som et resultat av høyere gasstetthet og lavere volumetrisk sfrømningshastighet.

Begrepet "trykknivå" som benyttet her, definerer fluidtrykk i rørene og varmeveksler-passasjer i en kjølekrets der fluidtrykkene er mellom en ekspansjonsanordnings ut-løpstrykk og en kompresjonsanordnings innsugningstrykk. I f.eks. figur 1, eksisterer et trykknivå ved definisjon i rørledningene og varmevekslerpassasjene nedstrøms av reduksjonsventilen 160 og oppstrøms av innløpet i det andre trinnet i kompressoren 174. På grunn av trykkfall i utstyret, varierer det faktiske trykket i det strømmende fluidet ved et hvert punkt i denne regionen, mellom trykket ved utløpet av reduksjonsventilen 160 og trykket ved innløpet i det andre trinnet i kompressoren 174. På samme måte, eksisterer et annet trykknivå ved definisjon i røropplegget og varmevekslerpassasjene nedstrøms av reduksjonsventilen 134 og oppstrøms av innløpet til det første trinnet i kompressoren 174.

Som en opsjon, kan kjølemiddelstrømningen etter et første kompresjonstrinn, avkjøles i kjøleren 178 ved ambient avkjøling. Kjøleren 178 er en opsjon og kan utelates for å spare anleggskostnader. Utstrømningen fra det første kompresjonstrinnet kombineres med den fordampede blandede kjølemiddelstrømningen 114 og den kombinerte strøm-ningen komprimeres ytterligere i et eller flere ytterligere kompresjonstrinn til et endelig høyt trykk mellom om lag 25 bar og 100 bar, og fortrinnsvis mellom om lag 40 bar og 80 bar.

I dette kompresjonstrinnet kan minst en væskestrømning 180 som en opsjon resultere etter mellomkjøling. I denne utførelsesformen, genereres den valgfrie væskestrømmen 180, den pumpes til det endelige høye trykket i pumpen 182, og kombineres med den komprimerte gasstrømningen fra det endelige kompresjonstrinnet. Den kombinerte kjø-lemiddelstrømningen avkjøles i kjøleren 184 ved ambient kjøling.

I figur 1 er varmeveksleren 106 en første kjølesone som tilfører det første trinnet for kjøling for den matede gassen i linje 104, og også kjøler dampkjølemiddelstrømningen 116 og væskekjølemiddelstrømningen 152.1 denne varmeveksleren frembringes minst en del av og fortrinnsvis hele avkjølingen ved fordampning av minst en del av den un- derkjølte væskestrømmen 156 etter trykkreduksjon over ventilen 160. Kjølemiddel-strømningen 156 kan avledes fra den ambiente kjølingen i kjøleren 184 i det komprimerte kjølemidlet fra kompressoren 174. Dampstrømningen 116 gir ikke noen kjøle-oppgaver i varmeveksleren 166, men avkjøles selv ved den kjølingen som avledes fra den fordampende væskeformede kjølemiddelstrømningen 108. Dampstrømningen 116 benyttes fortrinnsvis etter avkjøling og kondensering for å frembringe kjøling i det andre kjøletrinnet i varmeveksleren 124. Den fordampede kjølemiddelstrømningen 176 sendes ikke gjennom varmeveksleren 106 og kjøling som inneholdes i denne strøm-ningen benyttes derfor ikke for kjøling av mategassen i det første kjøletrinnet.

En annen utførelsesform er vist i figur 2, der en væskestrøm 280 ikke pumpes som i den tidligere utførelsesformen, men i stedet underkjøles i varmeveksleren 212.1 denne utfø-relsesformen er den enkle varmeveksleren 106 i figur 1 erstattet av to vekslere, 212 og 214. Væskestrømningen 280 underkjøles i veksleren 212 for å gi underkjølt væske-strømning 204. Strømningen 204 reduseres i trykk adiabatisk over reduksjonsventilen 208, kombineres med kjølemiddelstrømningen 210 (beskrives senere), og føres inn i den kalde enden av varmeveksleren 212 som strømningen 206 der den fordamper ved et definert trykknivå for å gi kjøling der. Alternativt kunne trykket i strømmen 204 reduseres over en frigjøringsekspander.

Væskestrømmen 252 underkjøles i varmevekslerne 212 og 214 for å gi underkjølt væs-kestrømningen 256, som reduseres i trykk adiabatisk over reduksjonsventilen 260 og føres inn i den kalde enden av veksleren 214 som strømningen 216 som fordamper ved et annet trykknivå for å frembringe kjøling der. Alternativt kan trykket i strømningen 256 reduseres over en frigjøringsekspander ("work expander"). Den delvis oppvarmede kjølemiddelstrømningen 210 kombineres med kjølemiddelstrømningen med redusert trykk fra reduksjonsventilen 208, som beskrevet tidligere. I denne utførelsesformen, opptrer et definert trykknivå i rørsystemet og varmevekslerpassasjene nedstrøms av re-duksjons ventiler 208 og 260 og oppstrøms av innløpet til det andre kompressortrinnet.

I figur 2 gir varmevekslerne 212 og 214 det nødvendige første trinnet for kjøling av mategassen til temperaturer under om lag 10°C, fortrinnsvis under 0°C, og ytterligere fortrinnsvis under om lag -20°C. I dette første kjøletrinnet, frembringes en del av eller fortrinnsvis hele kjølingen for avkjøling av mategassen 104, væskestrømmen 252 og dampstrømmen 254 ved fordampning av en væskeformet kjølemiddelstrømning avledet ved ambient kjøling. I dette eksemplet er de to væskestrømmene 280 og 252 avledet ved nær ambient temperatur ved ambient kjøling, og begge disse strømmene benyttes for å gi den nødvendige kjølingen i det første kjøletrinnet. Dampstrømmen 254 kjøles i det første kjøletrinnet, men gir kjøling til mategassen kim i det andre kjøletrinnet i varmeveksleren 220.

Figur 3 illustrerer en foretrukket utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse som er modifikasjon av utførelsesformen i figur 1.1 denne utførelsesformen kondensers damp-kjølemiddelstrømningen 116 delvis i varmeveksleren 106, og resulterende tofasestrøm-ning 158 separeres inn i væskestrømning 362 og dampstrømning 364 i separatoren 388. I denne utførelsesformen, er varmeveksleren 124 i figur 1 erstattet med varmevekslerne 324 og 330. Mategassen kjøles ytterligere i det andre kjøletrinnet i varmevekslerne 324 og 330.

Væskestrømmen 362 underkjøles i varmeveksleren 324 for å gi underkjølt strømning 366 ved en temperatur mellom om lag -150°C og om lag -70°C, fortrinnsvis mellom

-145°C og -100°C. Denne strømningen reduseres i trykk over reduksjonsventilen 368 til et trykknivå mellom om lag 1 bar og om lag 10 bar, fortrinnsvis mellom om lag 2 bar og om lag 6 bar, og kombineres med strømningen 370 (beskrives senere). Alternativt kunne trykket i strømningen 366 reduseres over en frigjøringsekspander. Den kombinerte strømningen 326 fordampes i veksleren 324 ved et definert trykknivå for å gi kjøling der. Den fordampede kjølemiddelstrømningen 176, føres ved en temperatur under ambient og muligens ved en temperatur så lav som -90°C, inn i kompressoren 174. Dampkjølemiddelstrømningen 364 føres inn til veksleren 324 der den kjøles til en temperatur mellom om lag -150°C og om lag -70°C, fortrinnsvis mellom -145°C og om lag -100°C. Den resulterende avkjølte strømmen 310 føres inn i veksleren 330, der den kjø-les til en endelig temperatur mellom om lag -190°C og -120°C, og fortrinnsvis mellom om lag -170°C og om lag -150°C. Den underkjølte væskestrømningen 372 reduseres i trykk adiabatisk over reduksjonsventilen 334 til et trykknivå mellom om lag 1 bar og om lag 10 bar, fortrinnsvis mellom om lag 2 bar og 6 bar, og føres inn i den kalde enden av veksleren 330 som strømningen 332 der den fordampes ved det definerte trykknivået for der å gj kjøling. Alternativt, kunne trykket i strømningen 372 reduseres over en fri-gjøringsekspander. Delvis oppvarmet kjølemiddelstrømningen 370 kombineres med kjølemiddelstrømningen med redusert trykk fra reduksjonsventilen 368 som tidligere beskrevet. I denne utførelsesformen, opptrer det definerte trykknivået i røropplegget og varmevekslerpassasjene nedstrøms av reduksjonsventilene 334 og 368 og oppstrøms av innløpet til det første trinnet i kompressor 174. De andre trinnene i utførelsesformen i figur 3 er de samme som de som er beskrevet i figur 1.

Figur 4 illustrerer en annen utførelsesform av oppfinnelsen som er en modifikasjon av figur 3.1 utførelsesformen i figur 4 kombineres en del 406 av den underkjølte væske-strømningen 156 fra varmeveksleren 312 med væskestrømningen 362 for separatoren 388. Den kombinerte væskestrømningen 408 underkjøles i varmeveksleren 324 og reduseres i trykk over reduksjonsventilen 368 som tidligere beskrevet. De andre trinnene i utførelsesformen i figur 4 er de samme som de som er beskrevet i figur 3.

Oppfinnelsen i utførelsesformene i figurene 1-4 som beskrevet over kan benytte en hvilken som helst av en stor mengde varmeveksleranordninger i kjølekretser, inkludert varmevekslere av typen viklede spiralvarmevekslere, plate-ribbevarmevekslere, mantel-og rørvarmeveksler, og varmevekslere av kjeletype. Kombinasjoner av disse typene varmevekslere kan benyttes avhengig av spesifikke anvendelser.

I utførelsesformene over var ikke trinn for fjerning av tyngre hydrokarboner fra mategassen inkludert. I noen tilfeller kan imidlertid slike fjerningstrinn være nødvendige, avhengig av sammensetningen på den produserte gassen og produktets spesifikasjoner. Disse trinnene for å fjerne tunge komponenter kan benyttes ved enhver egnet temperatur over den endelige kondenserte produkttemperaturen ved bruk av en hvilken som helst av flere fremgangsmåter som er vel kjent. For eksempel kunne slike tyngre hydrokarboner fjernes ved bruk av en væskeutskillersøyle etter det første kjøletrinnet. I denne væs-keutskillersøylen fjernes de tyngre komponentene i naturgasstrømningen, f.eks. pentan og tyngre komponenter. Væskeutskillersøylen kan benytte kun en avdrivningsseksjon, eller kan omfatte en rektifiseirngsseksjon med en kondensator for fjerning av tunge kontaminanter så som benzen til svært lave nivåer. Når svært lave nivåer med tunge komponenter er påkrevet i det endelige LNG-produktet, kan enhver egnet modifikasjon utfø-res på væskeutskillersøylen. For eksempel, kunne en tyngre komponent så som butan benyttes som vaskevæsken.

Urenheter, så som vann og karbondioksid, i naturgassen må fjernes forut for dennes kondensering eller flytendegjøring som tidligere beskrevet. Vanligvis fjernes disse u-renhetene ved bruk av en adsorpsjonsenhet innenfor forbehandlingsseksjonen 102. Om nødvendig, kan naturgasstrømmen 100 forkjøles forut for adsorpsjonsenheten. En slik forkjøling vil vanligvis være i nærheten av 20°C for å unngå dannelse av metanhydrat. Denne forkjølingen kan frembringes av minst en del av den væskeformede kjølemiddel-strømningen oppsamlet etter ambient kjøling av den komprimerte blandede kjølemid-delstrømningen. I figur 1 kunne dermed en del av væskestrømmen 152 reduseres i trykk og delvis fordampes for å kjøle enten strømmen 100 eller 104 (ikke vist) og den resulterende oppvarmede strømmen returneres til separatoren 181. Etter forkjøling, sendes naturgassen til forbehandlingsseksjonen 102 for å fjerne vann og andre kontaminanter. Den i det alt vesentlige vannfrie mategassen 104 sendes til det første kjøletrinnet i varmeveksleren 106 der den kjøles til en temperatur under om lag 10°C, fortrinnsvis under om lag 0°C og ytterligere fortrinnsvis under om lag -20°C.

EKSEMPEL

Med henvisning til figur 3, renses og tørkes produsert naturgasstrøm 100 i forbehandlingsseksjonen 102 for fjerning av vann, syregasser så som CO2og H2S, og andre kontaminanter så som kvikksølv. Forbehandlet mategass eller produsert gass 104 har en strømningshastighet på 26 700 kg mol/time, et trykk på 66,5 bar, en temperatur på 32°C og en molar sammensetning som følger:

Forbehandlet gass 104 entrer den første veksleren 106 og kjøles til en temperatur på -21°C. Kjølingen forårsakes av vanningen av den blandede kjølemiddelstrømmen 108 som har en strømning på 30 596 kg mol/time ved et trykk på om lag 13 bar og den føl-gende sammensetning: Den avkjølte strømmen 122, avkjøles så ytterligere i veksleren 324 til en temperatur på -133°C ved oppvarming av den blandede kjølemiddelstrømningen 326 som entrer veksleren 324 ved et trykknivå på om lag 3 bar. Den resulterende avkjølte strømningen 328 kjøles så ytterligere til en temperatur på -166°C i veksleren 330. Avkjøling for kjøling i veksleren 330 frembringes av den blandede kjølemiddelstrømningen 332 som fordamper ved et trykknivå på om lag 3 bar. Den resulterende LNG-produktstrømningen 136 sendes til lagring eller til videre behandling.

Avkjølingen for å kjøle naturgasstrømmen 104 fra nær ambient til en endelig produkt-temperatur frembringes ved et resirkulerende blandet kjølekretsløp. Strømningen 148 er det blandede kjølemidlet under høyt trykk som kommer ut av den flertrinns kompressoren 174 ved et trykk på 60 bar, en strømningshastighet på 67 900 kg mol/time, og den følgende sammensetning:

Strømningen 148 separeres i dampstrømningen 116 og væskestrømningen 158. Delen

118, som er 16% av væskestrømningen 152, rekombineres med dampstrømningen 116. De væske- og dampblandede kjølemiddelstrømmene entrer så varmeveksleren 106 ved en temperatur på 32°C. Kjølemiddelstrømningene kjøles der til en temperatur på -21°C, og går ut som nedkjølte kjølemiddelstrømmer 156 og 158. Strømmen 156 reduseres i trykk adiabatisk over reduksjonsventilen 160 til et trykknivå på om lag 13 bar og føres inn i den kalde enden av veksleren 106 som strømningen 108 for der å gi kjøling.

Strømningen 158 separeres i væskestrømning 362 og dampstrømning 364, og strømme-ne føres inn i veksleren 324 der de kjøles til en temperatur på -133°C. Den underkjølte væskestrømmen 366 reduseres i trykk adiabatisk over reduksjonsventilen 368 til et trykk på om lag 3 bar og føres inn i den kalde enden på veksleren 324 som strømningen 326 for der å frembringe kjøling ved fordampning ved et definert trykknivå.

Strømningen 310 føres inn i veksleren 330 der den kjøles til en endelig temperatur på -166°C i varmeveksleren 330. Den underkjølte væskestrømningen 372 reduseres så i trykk adiabatisk over reduksjonsventilen 334 til et trykknivå på om lag 3 bar og føres inn til den kalde enden av veksleren 330 som strømningen 332 for å der å gi kjøling.

To fordampede kjølestrømninger 176 og 114 føres til kompressoren 174. Strømningen 176 komprimeres i et første kompresjonstrinn til et trykk på om lag 13 bar og kjøles til 32°C mot et ambient kjølelegeme i kjøleren 178. Utstrømningen fra det første kompresjonstrinnet kombineres med fordampet kjølemiddelstrømning 114 og komprimeres i to kompresjonstrinn til et endelig høyt trykk på 60 bar. I dette komprimeringstrinnet, genereres væskestrømningen 180 etter mellomkjøling. Væskestrømningen 180, som har en strømning på 5 600 kg mol/time og et trykk på 27 bar, pumpes i pumpen 182 til det endelige høye trykk og kombineres med strømmen som kommer ut av det endelige kompresjonstrinnet før den ambiente kjøleren 184.

Den foreliggende oppfinnelse er dermed en fremgangsmåte for gasskondensering eller flytendegjøring, der kjøling for å avkjøle og væskedanne den produserte gassen frembringes ved hjelp av en enkelt resirkulerende blandet kjølemiddelsyklus der kjøling frembringes ved fordampning av to blandede kjølemiddelstrømmer med ulike sammensetninger, en ved et lavt trykknivå og den andre ved et mellomliggende, høyere trykknivå. Ulike sammensetninger og strømninger med væske og dampkjølemiddelstrømmer frembringes av en eller mer fraksjonert kondensasjonstrinn anvendt på dampkjølemid-delstrømninger. Fordampningskjølemidlet ved mellomliggende trykk frembringer det første kjøletrinnet for den produserte gasstrømningen, og fordampningskjølemidlet ved lavt trykk avkjøler ytterligere og kondenserer gassen i det andre kjøletrinnet for å frembringe det endelige væskeproduktet.

Ved et foretrukket trekk ved oppfinnelsen, underkjøles en eller flere væskeformede kjø-lemiddelstrømmer og fordampes ved et mellomliggende trykknivå for å gi kjøling for å avkjøle den produserte gassen i det første kjøletrinnet, og disse væskeformede kjøle-middelstrømmene avledes i sin helhet fra ambient kjøling av komprimert kjølemiddel-damp.

En returnering av det blandede kjølemidlet ved lavt trykk ved en subambient temperatur til kompresjonstrinnet, i stedet for videre å varme dette kjølemidlet til ambient temperatur forut for kompresjon, reduserer størrelsen på varmevekslings- og kompresjonsutsty-ret, eller muliggjør alternativt en økt produksjon ved en fast varmevekslerstørrelse. Dannelsen av en mellomtrinns væskeformet kjølemiddelsstrømning ved kompresjon gir økt prosessvirkningsgrad. Kombinasjonen av kaldkomprimering og generasjonen av en mellomtrinns kjølemiddelsvæske gir økt prosessvirkningsgrad, økt produksjon og/eller reduserte anleggsinvesteringer.

Claims (9)

1. Fremgangsmåte for gasskondensering, omfattende: (i) avkjøling av en hovedsakelig vannfri mategass (104) i en første kjølesone (106) ved indirekte varmeveksling med et første fordampende væskeblandet kjølemid-del (108) for å tildanne en mellomliggende avkjølt mategasstrøm (122) og et første fordampet blandet kjølemiddel (114) ved et første mellomliggende trykknivå; (ii) ytterligere avkjøling og kondensering av den mellomliggende avkjølte mate-gasstrømmen (122) i en andre kjølesone (124) ved indirekte varmeveksling med et andre fordampende væskeblandet kjølemiddel (132) for å gi et flytende gassprodukt (136) og en andre fordampet blandet kjølemiddelstrøm (176) ved et andre lavtrykknivå som er mindre enn det første mellomliggende trykknivået,karakterisert vedat det første og det andre fordampende væskeblandede kjølemid-let (108,132) tildannes i en resirkulerende kjøleprosess som innbefatter trinnene: (a) komprimering av den andre fordampede blandede kjølemiddelstrømmen (176) for å tildanne et mellomliggende komprimert kjølemiddel; (b) kombinering av det mellomliggende komprimerte kjølemidlet med den førs-te fordampede blandede kjølemiddelstrømmen (114) for å tildanne en kombinert kjøle-middelstrøm; (c) komprimering av den kombinerte kjølemiddelstrømmen for å gi en komprimert blandet kjølemiddelstrøm; (d) avkjøling og delvis kondensering av den kombinerte kjølemiddelstrømmen fra trinn (c) med omgivelsesavkjøling og separering (181) av den resulterende delvis kondenserte tofaseblandede kjølemiddelstrømmen i en første dampfaseblandet kjøle-middelstrøm og en første væskefaseblandet kjølemiddelstrøm (180, 280); (e) komprimering av den første dampfaseblandede kjølemiddelstrømmen fra trinn (d) for å frembringe en komprimert første dampfaseblandet kjølemiddelstrøm; (f) avkjøling og delvis kondensering av den komprimert første dampfaseblandet kjølemiddelstrømmen fra trinn (e) med omgivelsesavkjøling (184) for å frembringe en delvis kondensert resulterende strøm (148); (g) separering av den delvis kondensert resulterende strømmen (148) i en andre dampfaseblandet kjølemiddelstrøm (116) og en andre væskefaseblandet kjølemiddel-strøm (152); (h) avkjøling og kondensering av den andre dampfaseblandede (116,254) i den første og den andre kjølesonen (106,124) for å gi en væskeblandet kjølemiddelstrøm (172) og redusering av trykket (134) til den avkjølte væskekjølemiddelstrømmen (172) for å gi det andre fordampende væskeblandede kjølemidlet (132); og (i) underkjøling av den andre væskefaseblandede kjølemiddelstrømmen (152, 252) i den første kjølesonen (106) for å gi en underkjølt kjølemiddelstrøm (156) og redusering av trykket (160) til den flytende underkjølte kjølemiddelstrømmen (156) for å gi det første fordampende væskeblandede kjølemidlet (108) ved det første mellomliggende trykknivået.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat fremgangsmåten videre omfatter pumping (182) av den første væskefaseblandede kjø-lemiddelstrømmen (180) til trykket til den komprimerte første dampfaseblandede kjø-lemiddelstrømmen fra trinn (e) for å frembringe en pumpet første væskefaseblandet kjølemiddelstrøm og kombinering av den pumpede første væskefaseblandede kjølemid-delstrømmen med den komprimerte første dampfaseblandede strømmen fra trinn (e) før avkjøling og delvis kondensering (184) i trinn (f).

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2,karakterisertved at i trinn (h) avkjøles og kondenseres alt av den andre dampfaseblandede kjø-lemiddelstrømmen (116,254) i den første og den andre kjølesonen (106,124) for til sist å gi det andre fordampende væskeblandede kjølemidlet (132) og det andre fordampende væskeblandede kjølemidlet (132) brukes for å besørge kjøling kun i den andre kjøleso-nen (124).

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2,karakterisertved at mategassen (104) rengjøres og tørkes ved fjerning av forurensende stoffer (102) fra naturgass (100).

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2,karakterisertved at temperaturen til den andre fordampede kjølemiddelstrømmen (176) er en underomgivelsestemperatur.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat kjølesonen (106) har to varmevekslere (212,214) og fremgangsmåten omfatter videre: (1) ytterligere avkjøling av den første væskefaseblandede kjølemiddelstrømmen (280) i den første varmeveksleren (212) for å tildanne en underkjølt trykksatt væske-strøm (204) og redusering av trykket (208) til den underkjølte trykksatte væskestrøm-men for å tildanne strøm ved redusert trykk; (2) kombinering av strømmen ved redusert trykk med en delvis fordampet kjø-lemiddelstrøm (210) fra den andre varmeveksleren (214) for å gi en kombinert strøm (206); (3) innføring av den kombinerte strømmen (206) ved den kalde enden av den første varmeveksleren (212) for å besørge kjøling i denne; (4) underkjøling av væskestrøm (252) i varmevekslerne (212,214) for å gi un-derkjølt væskestrøm (256), noe som reduserer trykket (260) til væskestrømmen for å frembringe en delvis fordampet kjølemiddelstrøm; og (5) innføring av den delvis fordampede kjølemiddelstrømmen (216) i den kalde enden av den andre varmeveksleren (214) for å besørge kjøling i denne og gjenvinning av en delvis oppvarmet, delvis fordampet strøm (210) fra den varme enden av den andre varmeveksleren (214) som kombinerer i trinn (2) med strømmen ved redusert trykk for å gi kombinert strøm (206).

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2,karakterisertved at den andre kjølesonen (124) har to varmevekslere (324,330) og i trinn (h) avkjøles og delvis kondenseres den andre dampfaseblandede kjølemiddelstrømmen (116,254) i den første kjølesonen (106) for å gi en tofaseblandet kjølemiddelstrøm (158) og fremgangsmåten omfatter videre: (1) separering (388) av den tofaseblandede kjølemiddelstrømmen (158) for å gi en dampkjølemiddelstrøm (364) og en mellomliggende væskestrøm (362); (2) ytterligere avkjøling og kondensering av dampstrømmen (364) i de to varmevekslerne (324, 330) for å gi den underkjølte væskekjølemiddelstrømmen (172, 372); og (3) underkjøling av væskestrømmen (362) i den første varmeveksleren (324) for å gi en underkjølt væskestrøm (366) som reduseres i trykk (368) og deretter kombineres med en delvis fordampet kjølemiddelstrøm (370) fra den andre varmeveksleren (330), og den kombinerte strømmen (326) fordampes i den første varmeveksleren (324) for å tildanne den andre fordampede kjølemiddelstrømmen (176).

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7,karakterisert vedaten del (406) av den underkjølte strømmen (156) kombineres med den mellomliggende væskestrømmen (362) for å gi en kombinert mellomliggende væskestrøm (408) som avkjøles i den første varmeveksleren (324), og den resulterende strømmen reduseres i trykk (368).

9. Anordning for gasskondensering, omfattende: (A) en første kjølesone (106) for avkjøling av en hovedsakelig vannfri mategass (104) ved indirekte varmeveksling med et første fordampende væskeblandet kjølemid-del (108) for å tildanne en mellomliggende avkjølt mategasstrøm (122) og et første fordampet blandet kjølemiddel (114) ved et første mellomliggende trykknivå; (B) en andre kjølesone (124) for ytterligere avkjøling og kondensering av den mellomliggende avkjølte mategasstrømmen (122) ved indirekte varmeveksling med et andre fordampende væskeblandet kjølemiddel (132) for å gi et flytende gassprodukt (136) og en andre fordampet blandet kjølemiddelstrøm (176) ved et andre lavtrykknivå som er mindre enn det første mellomliggende trykknivået; og (C) et resirkulerende kjølesystem for tildannelse av det første og det andre fordampende væskeblandede kjølemidlet,karakterisertved at anordningen innbefatter: (a) en kompressor for komprimering av den andre fordampede blandede kjøle-middelstrømmen (176) for å tildanne et mellomliggende komprimerte kjølemiddel; (b) en innretning for kombinering av det mellomliggende komprimert kjølemid-let med den første fordampede blandede kjølemiddelstrømmen (114) for å tildanne en kombinert kjølemiddelstrøm; (c) en kompressor for komprimering av den kombinerte kjølemiddelstrømmen for å gi en komprimert blandet kjølemiddelstrøm; (d) en første omgivelseskjøler for avkjøling og delvis kondensering av den kombinerte kjølemiddelstrømmen fra trinn (c) med omgivelseskjøling og en førstefasesepa-rerende innretning for separering (181) av den resulterende delvis kondenserte tofaseblandede kjølemiddelstrømmen i en første dampfaseblandet kjølemiddelstrøm og en første væskefaseblandet kjølemiddelstrøm (180,280); (e) en kompressor for komprimering av den første dampfaseblandede kjølemid-delstrømmen fra trinn (d) for å frembringe en komprimert første dampfaseblandet kjø-lemiddelstrøm; (f) en andre omgivelseskjøler for avkjøling og delvis kondensering av den komprimert første dampfaseblandet kjølemiddelstrømmen fra trinn (e) med omgivelseskjø-ling (184) for å frembringe en delvis kondensert resulterende strøm (148); (g) en annenfaseseparerende innretning for separering av den delvis kondensert resulterende strømmen (148) i en andre dampfaseblandet kjølemiddelstrøm (116) og en andre væskefaseblandet kjølemiddelstrøm (152); (h) en innretning for avkjøling og kondensering av den andre dampfaseblandede (116,254) i den første og den andre kjølesonen (106,124) for å gi en væskeblandet kjø-lemiddelstrøm (172) og redusering av trykket (134) til den avkjølte væskekjølemiddel-strømmen (172) for å gi det andre fordampende væskeblandede kjølemidlet (132); og (i) en innretning for underkjøling av den andre væskefaseblandede kjølemiddel-strømmen (152,252) i den første kjølesonen (106) for å gi en underkjølt kjølemiddel-strøm (156) og en innretning for redusering av trykket (160) til den flytende underkjølte kjølemiddelstrømmen (156) for å gi det første fordampende væskeblandede kjølemidlet (108) ved det første mellomliggende trykknivået.