MXPA06002864A - Ciclo de licuefaccion de gas hibrido con multiples expansores. - Google Patents

Ciclo de licuefaccion de gas hibrido con multiples expansores.

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cooled
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Abstract

El gas es licuado mediante un metodo que comprende enfriar un gas de alimentacion (1) mediante un primer sistema de refrigeracion (45, 47, 49, 51, 53, 21, 55, 57, 23, 21) en una primera zona de intercambio de calor (21) y retirar una corriente de alimentacion sustancialmente licuada (25) de la misma, ademas enfriar la corriente de alimentacion sustancialmente licuada en una segunda zona de intercambio de calor (27) mediante el intercambio de calor indirecto con una o mas corrientes de refrigerante expandidas con trabajo (29) proporcionadas por un segundo sistema de refrigeracion (81, 83, 59, (i) 61, 63, 31, 29, 27, 67 & (ii) 69, 71, 73, 75, 77 & 79, 63) y retirar de la misma una corriente de alimentacion sustancialmente licuada, adicionalmente enfriada (33). Por lo menos una de las una o mas corrientes de refrigerante expandidas con trabajo se proporciona al comprimir (83) uno o mas gases refrigerantes (81) para proporcionar una corriente de refrigerante comprimida (59), enfriar toda o una porcion (61) de la corriente de refrigerante comprimida (59) en una tercera zona de intercambio de calor (63) para proporcionar una corriente de refrigerante comprimida, enfriada (65) y expandir con trabajo (31) la corriente de refrigerante comprimida, enfriada (65) para proporcionar una de las una o mas corrientes de refrigerante expandidas con trabajo (29). El gasto de flujo de una corriente de refrigerante expandida con trabajo (29) en la segunda zona de intercambio de calor (27) es menor que el gasto de flujo total de una o mas corrientes de refrigerante expandidas con trabgajo (67 + 77 = 79) en la tercera zona de intercambio de calor (63) o el servicio de refrigeracion adicional se proporciona a la tercera zona de intercambio de calor mediante un tercer sistema de refrigeracion (Fig. 9; 911, 913, 905, 903, 907, 909, 903).

Description

CICLO DE LICUEFACCIÓN DE GAS HIBRIDO CON MULTIPLES EXPANSORES ANTECEDENTES DE LA INVENCION La licuefacción del gas se logra al enfriar y condensar una corriente de gas de alimentación contra múltiples corrientes de refrigerante proporcionadas por uno o más sistemas de refrigeración en recirculación. El enfriamiento del gas de alimentación se realiza por varios ciclos del proceso de enfriamiento tal como el ciclo de cascada bien conocido en el cual la refrigeración se proporciona por tres diferentes circuitos de refrigerante. En la licuefacción del gas natural, por ejemplo, un sistema de refrigeración en cascada puede ser utilizado con ciclos de metano, etileno y propano en secuencia para producir refrigeración en tres diferentes niveles de temperatura. Otro ciclo de refrigeración bien conocido usa un ciclo de refrigerante mezclado,' preenfriado de propano en el cual una mezcla de refrigerante multicomponente genera refrigeración sobre un intervalo de temperatura ' seleccionado. El refrigerante mezclado puede contener hidrocarburos tales como metano, etano, propano y otros hidrocarburos ligeros, y también puede contener nitrógeno. Las versiones de este sistema de refrigeración eficiente son utilizadas en muchas plantas de gas natural licuado (LNG) en operación alrededor del mundo . Otro tipo de proceso de refrigeración para la licuefacción del gas natural utiliza un ciclo de expansión de gas en el cual un gas refrigerante tal como nitrógeno es comprimido y enfriado a condiciones ambientales con enfriamiento de aire o agua y además es enfriado mediante el intercambio de calor a contracorriente con gas de nitrógeno de baja presión frió. La corriente de nitrógeno enfriada luego es expandida con trabajo través de un turbo-expansor para producir el gas de nitrógeno de baja presión frío, y este gas es utilizado para enfriar la alimentación de gas natural y la corriente de nitrógeno comprimida. El trabajo producido por la expansión del nitrógeno se puede usar para impulsar un compresor reforzador de nitrógeno conectado al eje del expansor. En este proceso, el nitrógeno expandido frío se utiliza para licuar el gas natural y también para enfriar el gas de nitrógeno comprimido en el mismo intercambiador de calor. El nitrógeno presurizado enfriado además se enfría en la etapa de expansión con trabajo para proporcionar el refrigerante de nitrógeno frío. Sistemas de refrigeración integrados pueden ser utilizados para la licuefacción del gas en donde el enfriamiento del gas de la temperatura ambiente a una temperatura intermedia es proporcionado por uno o más ciclos de recompresión de vapor y el enfriamiento desde la temperatura intermedia a la temperatura de licuefacción final es proporcionada por un ciclo de expansión de gas. Ejemplos de estos ciclos de licuefacción combinados son divulgados en la patente alemana DE 2440215 y en las patentes norteamericanas Nos. 5,768,912, 6,062,041, 6,308,531 y 6,446, 465 Bl . En los procesos descritos en DE 2440215 y en las patentes norteamericanas Nos. 5,768,912 y 6,446,465 Bl, el gas de alimentación y el gas refrigerante comprimido del ciclo de expansión de gas se enfrian conjuntamente en intercambiadores de calor comunes utilizando la refrigeración proporcionada por el refrigerante expandido con trabajo, frió. En un método alternativo divulgado en la patente norteamericana No. 6,308,531 Bl, el gas de alimentación y el gas refrigerante comprimido del ciclo de expansión de gas son enfriados en intercambiadores de calor separados utilizando la refrigeración proporcionada por el refrigerante expandido con trabajo, frió. En este método, la refrigeración adicional del ciclo de recompresión de vapor se utiliza para proporcionar enfriamiento adicional del gas refrigerante comprimido en el ciclo de expansión de gas. Esto se puede realizar al pasar una corriente de refrigerante desde el ciclo de recompresión de vapor a través del intercambiador de calor que enfria el gas refrigerante comprimido . Alternativamente, una porción del gas refrigerante comprimido del ciclo de expansión de gas puede ser enfriado contra el refrigerante de vaporización en los intercambiadores de calor del ciclo de recompresión de vapor para proporcionar refrigeración adicional. La licuefacción del gas natural es un proceso muy intensivo de energía. La eficiencia mejorada y la flexibilidad de operación de los procesos de licuefacción de gas usando ciclos combinados de recompresión de vapor y refrigeración por expansión de gas son altamente deseables y están dentro de los objetivos para nuevos ciclos que son desarrollados en la técnica de licuefacción de gas. Las modalidades de la presente invención se dirigen a esta necesidad al proporcionar múltiples expansores en el ciclo de expansión de gas para reducir o eliminar la necesidad por la refrigeración de balance entre la recompresión de vapor y los ciclos de expansión de gas mientras que permite el enfriamiento del gas de alimentación y el refrigerante de expansión de gas comprimido en intercambiadores calor separados y también permite la operación independiente de los ciclos de recompresión de vapor y expansión de gas. BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION En una modalidad de la invención, un proceso para la licuefacción de gas comprende enfriar un gas de alimentación en una primera zona de intercambio de calor mediante el intercambio de calor indirecto con una o más corrientes de refrigerante proporcionadas en un primer sistema de refrigeración, y retirar una corriente sustancialmente licuada desde la primera zona de intercambio de calor. La corriente sustancialmente licuada además se enfria en una segunda zona de intercambio de calor mediante el intercambio de calor indirecto con una o más corrientes de refrigerante expandidas con trabajo proporcionadas por un segundo sistema de refrigeración de circuito cerrado y una corriente sustancialmente licuada, adicionalmente enfriada, es retirada de la segunda zona de intercambio de calor. Dos o más corrientes de refrigerante comprimidas enfriadas, gaseosas son expandidas con trabajo en el segundo sistema de refrigeración para proporcionar por lo menos una de las una o más corrientes de refrigerante expandidas con trabajo en la segunda zona de intercambio de calor. La operación del segundo sistema de refrigeración incluye las etapas de: (1) comprimir uno o más gases refrigerantes para proporcionar una corriente de refrigerante comprimida; (2) enfriar toda o una porción de corriente refrigerante comprimida en una tercera zona de intercambio de calor mediante el intercambio de calor indirecto con una o más corrientes de refrigerante expandidas con trabajo para proporcionar una corriente de refrigerante comprimida, enfriada, gaseosa; (3) expandir con trabajo la corriente de refrigerante comprimida, enfriada, gaseosa para proporcionar una corriente de refrigerante expandida con trabajo, fría que proporciona una o más corrientes de refrigerante expandidas con trabajo en la segunda zona de intercambio de calor; y (4) expandir con trabajo una corriente de refrigerante- comprimida, enfriada, gaseosa para proporcionar una corriente de temperatura intermedia que.se adiciona a, o complementa el servicio de refrigeración proporcionado por, la corriente expandida con trabajo fría, calentada en o después de la segunda zona de intercambio de calor. El gasto de flujo de una corriente de refrigerante expandida con trabajo en la segunda zona de intercambio de calor es menor que el gasto de flujo total de las una o más corrientes de refrigerante expandidas con trabajo en la tercera zona de intercambio de calor. Ningún enfriamiento del gas de alimentación o la corriente de alimentación enfriada ocurre en la tercera zona de intercambio de calor. El gasto de flujo de una corriente de refrigerante comprimida que es enfriada en la tercera zona de intercambio de calor puede ser menor que el gasto de flujo total de las una o más corrientes de refrigerante expandidas con trabajo que son calentadas en la tercera zona de intercambio de calor. Típicamente, el primer sistema de refrigeración opera independientemente del segundo -sistema de refrigeración. El enfriamiento del gas de alimentación en la primera zona de intercambio de calor se puede efectuar mediante un método que comprende comprimir y enfriar un gas refrigerante que contiene uno o más componentes para proporcionar un refrigerante enfriado y por lo menos parcialmente condensado, reducir la presión del refrigerante enfriado y por lo menos parcialmente condensado para proporcionar un refrigerante vaporizante y enfriar el gas de alimentación mediante el intercambio de calor indirecto con el refrigérante vaporizante en la primera zona de intercambio de calor, para proporcionar la corriente sustancialmente licuada y el gas refrigerante. El gas de alimentación puede ser enfriado antes de la primera zona de intercambio de calor mediante el intercambio de calor indirecto con un segundo refrigerante vaporizante. Por lo menos una porción del enfriamiento del gas refrigerante después de la compresión se puede proporcionar mediante el intercambio de calor indirecto con un segundo refrigerante vaporizante. Una primera porción del gas refrigerante comprimido se puede enfriar en la tercera zona de intercambio de calor y una segunda porción del gas refrigerante comprimido puede ser enfriada, expandida con trabajo, y calentada en la tercera zona de intercambio de calor para proporcionar refrigeración en la misma para enfriar la primera porción del gas refrigerante comprimido. En una modalidad alternativa, el gas refrigerante comprimido puede ser enfriado en la tercera zona y intercambio de calor y expandido con trabajo para proporcionar un primer refrigerante .expandido con trabajo, el primer refrigerante expandido con trabajo puede ser dividido en un primero y un segundo refrigerante enfriado, el primer refrigerante enfriado puede ser calentado en la tercera zona de intercambio de calor para proporcionar ref igeración en la misma para enfriar el gas refrigerante comprimido, el segundo refrigerante enfriado puede ser adicionalmente enfriado y expandido con trabajo para proporcionar un segundo refrigerante expandido con trabajo, y el segundo refrigerante expandido con trabajo puede ser calentado en la segunda zona de intercambio de calor para proporcionar refrigeración en la misma para enfriar la corriente sustancialmente licuada desde la primera zona de intercambio de calor. En otra modalidad, una primera porción del gas refrigerante comprimido puede ser enfriado en la tercera zona de intercambio de calor y expandido con trabajo para proporcionar un primer refrigerante expandido con trabajo, una segunda porción del gas refrigerante comprimido puede ser enfriado mediante el intercambio de calor indirecto con un refrigerante vaporizante proporcionado por un tercer sistema de refrigeración y expandido con trabajo para proporcionar un segundo refrigerante expandido con trabajo, y el primero y el segundo ref igerantes expandido con trabajo pueden ser- calentados en la segunda zona de intercambio de calor para - proporcionar refrigeración en la misma para enfriar la corriente sustancialmente licuada desde la primera zona de intercambio de calor. En otra modalidad alternativa, el gas refrigerante comprimido puede ser enfriado en la tercera zona de intercambio de calor para proporcionar un gas refrigerante comprimido, enfriado, en donde una porción del gas refrigerante comprimido, enfriado puede ser expandido con trabajo y calentado en la segunda zona de intercambio de calor para proporcionar enfriamiento en la misma para la corriente sustancialmente licuada desde la primera zona de intercambio de calor. El segundo sistema de refrigeración puede ser operado de acuerdo con una primera modalidad alternativa mediante un método que comprende: (d) comprimir un primer gas refrigerante para proporcionar el gas refrigerante comprimido, y dividir el gas refrigerante comprimido en un primero y un segundo refrigerante comprimido; (e) enfriar el primer refrigerante comprimido en la tercera zona de intercambio de calor para proporcionar un primer refrigerante comprimido, enfriado, expandir con trabajo el primer refrigerante comprimido, enfriado para proporcionar un refrigerante expandido con trabajo, frío, calentar el refrigerante expandido con trabajo, frió en la segunda zona de intercambio de calor para proporcionar refrigeración para enfriar la corriente de alimentación enfriada en la misma, y retirar un refrigerante intermedio de la misma; (f) enfriar el segundo refrigerante comprimido mediante el intercambio de calor indirecto con un refrigerante vaporizante para proporcionar un segundo refrigerante comprimido, enfriado, expandir con trabajo el segundo refrigerante comprimido, enfriado para proporcionar un segundo refrigerante expandido con trabajo, y combinar el segundo refrigerante expandido con trabajo con el refrigerante intermedio para proporcionar un refrigerante intermedio combinado; y (g) calentar el refrigerante intermedio combinado en la tercera zona de intercambio de calor para proporcionar refrigeración para enfriar el primer refrigerante comprimido en la misma, y retirar de la misma un refrigerante caliente para proporcionar el primer gas refrigerante. El segundo sistema de refrigeración puede ser operado de acuerdo con una segunda modalidad alternativa mediante un método que comprende: (d) comprimir un primer gas refrigerante para proporcionar el gas refrigerante comprimido; (e) enfriar el gas refrigerante comprimido en la tercera zona de intercambio de calor para proporcionar un refrigerante comprimido, enfriado, y dividir el refrigerante comprimido, enfriado en un primero y un segundo refrigerante comprimido, enfriado; (f) además enfriar el primer refrigerante comprimido, enfriado en la tercera zona de intercambio de calor para proporcionar un primer refrigerante enfriado adicional; (g) expandir con trabajo el primer refrigerante enfriado adicional para proporcionar un primer refrigerante expandido con trabajo y expandir con trabajo el segundo refrigerante comprimido, enfriado para proporcionar un segundo refrigerante expandido con trabajo; (h) calentar el primer refrigerante expandido con trabajo y el segundo refrigerante expandido con trabajo en la segunda zona de intercambio de calor para proporcionar refrigeración en la misma para enfriar la corriente sustancialmente licuada desde la primera zona de intercambio de calor y retirar un refrigerante intermedio combinado desde la segunda zona de intercambio de calor; y (i) calentar el refrigerante intermedio combinado en la tercera zona de intercambio de calor para proporcionar refrigeración para enfriar el primer refrigerante comprimido en la misma y retirar de la misma un refrigerante calentado para proporcionar el primer gas refrigerante. En una tercera modalidad alternativa, el segundo sistema de refrigeración puede ser operado mediante un método que comprende : (d) comprimir el primer gas refrigerante y un segundo gas refrigerante en un compresor de refrigerante de multi-etapas para proporcionar un gas refrigerante comprimido, y dividir el gas refrigerante comprimido en un primero y un segundo refrigerante comprimido; (e) enfriar el primer refrigerante comprimido en la tercera zona de intercambio de calor para proporcionar un primer refrigerante comprimido, enfriado y expandir con trabajo el primer refrigerante comprimido, enfriado para proporcionar un refrigerante expandido con trabajo, frió a una primera presión, y calentar el refrigerante expandido con trabajo, frió en la segunda zona de intercambio de calor para proporcionar refrigeración en la misma para enfriar la corriente sustancialmente licuada desde la primera zona de intercambio de calor y retirar un refrigerante intermediario desde la segunda zona de intercambio de calor; (f) enfriar el segundo refrigerante comprimido mediante el intercambio de calor indirecto con un refrigerante vaporizante para proporcionar un segundo refrigerante comprimido, enfriado, expandir con trabajo el segundo refrigerante comprimido, enfriado para proporcionar un segundo refrigerante expandido con trabajo a una segunda presión más grande que la primera presión, calentar el segundo refrigerante expandido con trabajo en la tercera zona de intercambio de calor para proporcionar refrigeración para enfriar el primer refrigerante comprimido en la misma, y retirar de la misma un refrigerante calentado para proporcionar el segundo gas refrigerante; (g) calentar el refrigerante intermedio en la tercera zona de intercambio de calor para proporcionar refrigeración para enfriar el primer refrigerante comprimido en la misma, y retirar de la misma un refrigerante calentado para proporcionar el primer gas refrigerante; e (h) introducir el primer gas refrigerante en una primera etapa del compresor de refrigerante de multi- etapas e introducir el segundo gas refrigerante en una etapa intermedia del compresor de refrigerante de multi- etapas . El segundo sistema de refrigeración puede ser operado de acuerdo con una cuarta modalidad alternativa que comprende : (d) comprimir un gas refrigerante para proporcionar el gas refrigerante comprimido, y dividir el gas refrigerante comprimido en un primero y un segundo refrigerante comprimido; (e) enfriar el primer refrigerante comprimido en la tercera zona de intercambio de calor para proporcionar un primer refrigerante comprimido, enfriado y expandir con trabajo el primer refrigerante comprimido, enfriado para proporcionar un primer refrigerante expandido con trabajo; (f) enfriar el primer refrigerante expandido con trabajo en la segunda zona de intercambio de calor para proporcionar un primer refrigerante expandido con trabajo, enfriado, expandir con trabajo el primer refrigerante expandido con trabajo para proporcionar un refrigerante expandido con trabajo, frió, calentar el refrigerante expandido con trabajo frió en la segunda zona de intercambio de calor para proporcionar refrigeración en la misma para enfriar la corriente sustancialmente licuada desde la primera zona de intercambio de calor, y retirar un refrigerante intermedio de la segunda zona de intercambio de calor; (g) enfriar el segundo refrigerante comprimido- mediante el intercambio de calor indirecto con un refrigerante vaporizante para proporcionar un segundo refrigerante comprimido, enfriado, expandir con trabajo el segundo refrigerante comprimido, enfriado para proporcionar un segundo refrigerante expandido con trabajo, y combinar el segundo refrigerante expandido con trabajo con el refrigerante intermedio para proporcionar un refrigerante combinado; y ( ) calentar el refrigerante combinado en la tercera zona de intercambio de calor para proporcionar refrigeración para enfriar el primer refrigerante comprimido en la misma y retirar de la misma el primer gas refrigerante. En una quinta modalidad alternativa, el segundo sistema de refrigeración puede ser operado mediante un método que comprende : (d) comprimir un primer gas refrigerante y un segundo gas refrigerante en un compresor de refrigerante de multi-etapas para proporcionar el gas refrigerante comprimido; (e) enfriar el gas refrigerante comprimido en la tercera zona de intercambio de calor para proporcionar un primer refrigerante comprimido, enfriado, expandir con trabajo el primer refrigerante comprimido, enfriado para proporcionar un primer refrigerante expandido con trabajo, frío a una primera presión, y dividir el primer refrigerante expandido con trabajo, frió en un primero y un segundo refrigerante frío; (f) calentar . el primer refrigerante frío en la tercera zona de intercambio de calor para proporcionar refrigeración para enfriar el primer refrigerante comprimido en la misma y retirar de la misma un refrigerante calentado para proporcionar el segundo gas refrigerante; (g) enfriar el segundo refrigerante frío en la segunda zona de intercambio de calor para proporcionar un segundo refrigerante comprimido, enfriado, expandir con trabajo el segundo refrigerante comprimido, enfriado para proporcionar un segundo refrigerante expandido con trabajo en una segunda presión que es menor que la primera presión; (h) calentar el segundo refrigerante expandido con trabajo en la segunda zona de intercambio de calor para proporcionar refrigeración en la misma para enfriar la corriente sustancialmente licuada de la primera zona de intercambio de calor y proporcionar refrigeración para enfriar el primer refrigerante comprimido en la tercera zona de intercambio de calor, y retirar de la misma un refrigerante calentado para proporcionar el primer gas refrigerante; e (i) introducir el primer gas refrigerante en una primera etapa del compresor de refrigerante de multi- etapas e introducir el segundo gas refrigerante en una etapa intermedia del compresor de refrigerante de multi- etapas . El segundo sistema de refrigeración puede ser operado de acuerdo con una sexta modalidad alternativa que comprende : (d) comprimir un gas refrigerante para proporcionar el gas refrigerante comprimido, y dividir el gas refrigerante comprimido en un primero y un -segundo refrigerante comprimido; (e) enfriar el primer refrigerante comprimido en la tercera zona de intercambio de calor para proporcionar un primer refrigerante comprimido, enfriado y expandir con trabajo el primer refrigerante comprimido, enfriado para proporcionar un primer refrigerante expandido con trabajo, frío, calentar el primer refrigerante expandido con trabajo, frío en la segunda zona de intercambio de calor para proporcionar refrigeración en la misma para enfriar la corriente sustancialmente licuada de la primera zona de intercambio de calor, y formar un refrigerante parcialmente calentado en la segunda zona de intercambio de calor; (f) enfriar el segundo refrigerante comprimido mediante el intercambio de calor indirecto con un refrigerante vaporizante para proporcionar un refrigerante enfriado intermediario, además enfriar el refrigerante enfriado intermediario en la tercera zona de intercambio de calor para proporcionar un segundo refrigerante comprimido, enfriado, y expandir con trabajo el segundo refrigerante comprimido, enfriado para proporcionar un segundo refrigerante expandido con trabajo; (g) combinar el segundo refrigerante expandido con trabajo, frío y el refrigerante parcialmente calentado para proporcionar un refrigerante intermedio combinado, calentar el refrigerante intermedio combinado en la segunda zona de intercambio de calor para proporcionar refrigeración adicional en la misma para enfriar la corriente sustancialmente licuada de la primera zona de intercambio de calor, y retirar un refrigerante parcialmente calentado de la segunda zona de intercambio de calor; y (h) calentar el refrigerante parcialmente calentado en la tercera zona de intercambio de calor para proporcionar refrigeración para enfriar el primer refrigerante comprimido y el segundo refrigerante comprimido en la misma, retirar de la misma un refrigerante calentado para proporcionar el primer gas refrigerante .
En esta sexta modalidad, la refrigeración adicional se puede proporcionar a la tercera zona de intercambio de calor mediante el calentamiento en la misma de una porción de uno o más refrigerantes proporcionados en el primer sistema de refrigeración. La refrigeración adicional se puede proporcionar a la primera zona de intercambio de calor al calentar en la misma una porción del refrigerante enfriado intermedio proporcionado en el segundo sistema de refrigeración. El segundo sistema de refrigeración puede ser operado de acuerdo con una séptima modalidad alternativa que comprende : (d) ' comprimir un primer gas refrigerante y un segundo gas refrigerante en un compresor de refrigerante de multi-etapas para proporcionar el gas refrigerante comprimido; (e) enfriar el gas refrigerante comprimido en la tercera zona de intercambio de calor para proporcionar un refrigerante comprimido, enfriado y dividir el refrigerante comprimido, enfriado en un primero y un segundo refrigerante enfriado; (f) expandir con trabajo el primer refrigerante enfriado para proporcionar un primer refrigerante expandido con trabajo en una primera presión, calentar el primer refrigerante expandido con trabajo en la segunda zona de intercambio de calor para proporcionar refrigeración en la misma para enfriar la corriente sustancialmente licuada de la primera zona de intercambio de calor y proporcionar refrigeración para enfriar el primer refrigerante comprimido en la tercera zona de intercambio de calor, y retirar de la misma un refrigerante calentado para proporcionar el segundo gas refrigerante; (g) enfriar el segundo refrigerante enfriado en la segunda zona de intercambio de calor para proporcionar un segundo refrigerante comprimido, enfriado, expandir con trabajo el segundo refrigerante comprimido, enfriado para proporcionar un segundo refrigerante expandido con trabajo a una segunda presión que es menor que la primera presión; (h) calentar el segundo refrigerante expandido con trabajo para proporcionar refrigeración para enfriar la corriente de alimentación y enfriada en la segunda zona de intercambio de calor y para proporcionar refrigeración para enfriar el primer refrigerante comprimido en la tercera zona de intercambio de calor, y retirar de la misma un refrigerante calentado para proporcionar el primer gas refrigerante; e (i) introducir el primer gas refrigerante en una primera etapa del compresor de refrigerante de multi- etapas e introducir el segundo gas refrigerante en una etapa intermedia del compresor de refrigerante de multi- etapas. .En todas las modalidades, el gas de alimentación puede comprender gas natural. En todas las modalidades, el uno o más refrigerantes proporcionados en el primer sistema de refrigeración puede ser seleccionado del grupo que consiste de nitrógeno, hidrocarburos que contienen uno o más átomos de carbono, y halocarbonos que contienen uno o más átomos de carbono. También, en todas las modalidades, el gas refrigerante en el segundo sistema de refrigeración puede comprender uno o más componentes seleccionados del grupo que consiste de nitrógeno, argón, metano, etano y propano. Las modalidades de la invención se pueden llevar a cabo en un sistema para licuefacción de gas que comprende: (a) un primer sistema de refrigeración y un primer medio de intercambio de calor adaptado para enfriar un gas de alimentación mediante el intercambio de calor indirecto con uno o más refrigerantes proporcionados por el primer sistema de refrigeración, con el fin de proporcionar una corriente sustancialmente licuada; (b) un segundo sistema de refrigeración y un segundo medio de intercambio de calor adaptado para enfriar adicionalmente la corriente sustancialmente licuada mediante el intercambio de calor indirecto con uno o más refrigerantes expandidos con trabajo, fríos proporcionados por el segundo sistema de refrigeración con el fin de proporcionar una corriente sustancialmente licuada, adicionalmente enfriada; (c) medios de compresión de gas para comprimir una o más . corrientes de gas refrigerante un tercer medio de intercambio de calor adaptado para enfriar una o más corrientes de gas de refrigerante comprimidas en el segundo sistema de refrigeración; (d) dos o más expansores para expandir con trabajo las corrientes de gas refrigerante comprimidas, enfriadas en el segundo sistema de refrigeración para proporcionar dos o más corrientes de refrigerante expandidas con trabajo, frías; y (e) medios de tubería para transferir las dos o más corrientes de refrigerante expandidas con trabajo, frías de . los dos o más expansores al segundo medio de intercambio de calor o al segundo y tercer medio de intercambio de calor. En este sistema, el tercer medio de intercambio de calor no está adaptado para el enfriamiento del gas de alimentación o la corriente de alimentación enfriada. El sistema además puede comprender un tercer sistema de refrigeración adaptado para enfriar por lo menos una de las una o más corrientes de gas refrigerante comprimidas del segundo sistema de refrigeración. El tercer sistema de refrigeración puede ser adaptado para enfriar el gas de alimentación antes del primer medio de intercambio de calor. BREVE DESCRIPCION DE VARIAS VISTAS DE LOS DIBUJOS Lo siguiente es una descripción a manera de ejemplo solamente y con referencia a los dibujos acompañantes de modalidades actualmente preferidas de la invención. En los dibujos : La Fig. 1 es un diagrama de flujo esquemático de un proceso de licuefacción de gas de acuerdo' con una modalidad de la presente invención que utiliza dos expansores de gas con corrientes de escape o descarga en presiones similares; la Fig. 2 es un diagrama de flujo esquemático de un proceso de licuefacción de gas de acuerdo con otra modalidad de la presente invención que utiliza dos expansores de gas con corrientes de escape en presiones similares; la Fig. 3 es un diagrama de flujo esquemático de un proceso de licuefacción de gas de acuerdo con otra modalidad de la presente invención que utiliza dos expansores de gas con corrientes del escape en presiones diferentes; la Fig. 4 es un diagrama de flujo esquemático de un proceso de licuefacción de gas de acuerdo con otra modalidad de la presente invención que utiliza tres expansores de gas con corrientes de escape en presiones similares; la Fig. 5 es un diagrama de flujo esquemático de un proceso de licuefacción de gas de acuerdo con otra modalidad de la presente invención que utiliza dos expansores de gas con corrientes de escape en presiones diferentes; la Fig. 6 es un diagrama de flujo esquemático de un proceso de licuefacción de gas de acuerdo con otra modalidad de la presente invención que utiliza dos expansores de gas con corrientes de escape en presiones similares y una corriente de refrigeración de balance; la Fig. 7 es un diagrama de flujo esquemático de un proceso de licuefacción de gas de acuerdo con otra modalidad de la presente invención que utiliza dos expansores de gas con corrientes de escape en presiones similares y una corriente de refrigeración de balance; y la Fig. 8 es un diagrama de flujo esquemático de un proceso de licuefacción de gas de acuerdo con otra modalidad de la presente invención que utiliza dos expansores de gas con corrientes de escape en presiones diferentes; DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION Las modalidades de la invención utilizan múltiples expansores en un sistema de refrigeración de expansión de gas para subenfriar un gas de alimentación que se ha sustancialmente licuado, y se puede utilizar venta osamente para subenfriar una corriente de gas natural licuado. El gas de alimentación puede ser sustancialmente licuado mediante el intercambio de calor con dos o más componentes refrigerantes o un refrigerante multi-componente que comprende dos o más componentes en el equipo de intercambio de calor que es separado del equipo de intercambio de calor usado para subenfriamiento del gas de alimentación después de que se ha sustancialmente licuado. El uso de equipo de intercambio de calor separado para cada servicio permite el diseño óptimo del sistema de refrigeración de expansión de gas, que utiliza predominante corrientes de refrigerante de vapor, y el sistema de refrigeración de recompresión de vapor,' que utiliza una o más corrientes de refrigerante vaporizante. Los articulos del equipo separados también pueden ser ventajosos en el caso de un retroajuste del sistema de refrigeración de expansión de gas en una instalación de licuefacción de gas existente . Un sistema de refrigeración se define como uno o más circuitos o ciclos de refrigeración de circuito cerrado; en cada circuito o ciclo un refrigerante es comprimido, reducido en presión, y calentado para proporcionar la refrigeración mediante la transferencia de calor indirecta a una o más corrientes de proceso que son enfriadas. El refrigerante puede ser un componente puro o una mezcla de dos o más componentes. En un circuito o ciclo de refrigeración de recompresión de vapor, el vapor refrigerante es comprimido, enfriado, completamente o casi completamente condensado, reducido en presión, y vaporizado para proporcionar refrigeración, y el vapor es recomprimido para completar el circuito o ciclo. En un circuito o ciclo de refrigeración de expansión de gas, el gas refrigerante es comprimido, enfriado, expandido con trabajo, calentado para proporcionar refrigeración y comprimido para completar el circuito o ciclo. El refrigerante expandido con trabajo puede ser un gas de una sola fase o puede ser predominante gas con una pequeña cantidad de liquido; el refrigerante expandido con trabajo puede contener 0 a 20% de liquido en una base molar. La alta eficiencia termodinámica en un ciclo de refrigeración se logra cuando las curvas de calentamiento y enfriamiento de fluidos estrechamente se aproximan entre si a lo largo de sus longitudes completas. Cuando el sistema de refrigeración de expansor de gas utiliza el equipo de intercambio de · calor que es separado del equipo de intercambio de calor. del sistema refrigerante vaporizante, el flujo de gas de alta presión enfriado al expansor es el mismo como el flujo del gas de menor presión caliente que retorna del expansor. Debido a la diferencia en las capacidades de calor del gas en los dos niveles de presión, las curvas de calentamiento y enfriamiento no pueden ser mantenidas paralelas sobre su longitud completa. Para ajusfar esta diferencia, una corriente de balance de refrigeración típicamente se toma entre los intercambiadores de calor de licuefacción y aquella porción de los intercambiadores de calor de expansión de gas que operan sobre el mismo nivel de temperatura. Esto incrementa la eficiencia del proceso al alcanzar curvas de calentamiento y enfriamiento más estrechamente paralelas, pero tiene la desventaja de que los sistemas de refrigeración de expansión de gas y de la recompresión de vapor no son por más tiempo independientes. La patente norteamericana No. 6,308,531 citada anteriormente describe un ciclo de licuefacción en el cual el enfriamiento, licuefacción y subenfriaraiento de un gas de alimentación, de preferencia gas natural, se realiza utilizando dos sistemas de refrigeración. El sistema de refrigeración más caliente utiliza dos ciclos de recompresión de vapor en cascada, tal como un propano y un ciclo de refrigerante mezclado o dos ciclos de refrigerante mezclados. La refrigeración más fría se proporciona mediante un sistema de refrigeración de expansión de gas, de preferencia usando nitrógeno como el fluido de trabajo. La Fig. 1 de la patente norteamericana No. 6,308,531 muestra un sistema de refrigeración de expansor individual con una corriente de balance refrigerante mezclada usada en el intercambiador de calor de expansión de gas caliente. La Fig. 2 de esa patente muestra una porción del gas de nitrógeno de alta presión que es enfriado en los intercambiadores de calor de refrigerante y mezclado como una alternativa para lograr el balance de refrigeración en los intercambiadores de calor del gas de expansión. La presente invención permite la separación completa del sistema de refrigeración de expansión de gas a partir del circuito de refrigeración de recompresión de vapor del refrigerante mezclado sin sacrificar la eficiencia termodinámica. Esto se logra al utilizar dos o más expansores en el sistema de refrigeración de expansión de gas para reducir o eliminar la necesidad para la refrigeración de balance entre los intercambiadores de calor de refrigerante mezclado y los intercambiadores de calor de expansión de gas. En la presente descripción, un sistema de refrigeración se define como un sistema de que comprende uno o más circuitos de refrigeración utilizados con uno o más intercambiadores de calor apropiados para enfriar una o más corrientes de proceso mediante el intercambio de calor indirecto con uno o más refrigerantes proporcionados por el uno o más circuitos de refrigeración. Un circuito de refrigeración es un serpentín de refrigerante en el cual un gas refrigerante se comprime, enfría, reduce en presión y se calienta en un intercambiador de calor o intercambiadores de calor para enfriar una o más las corrientes de proceso mediante intercambio de calor indirecto. El refrigerante de calentamiento puede ser un fluido de una sola fase o dos fases. El gas refrigerante calentado se comprime para completar el circuito. Un solo circuito de refrigeración puede incluir un compresor dedicado o alternativamente múltiples circuitos de refrigeración pueden incluir un compresor común en donde el gas refrigerante comprimido es dividido y circulado a través de los múltiples circuitos de refrigeración en diferentes presiones. Un intercambiador de calor se define como un dispositivo que efectúa el intercambio de calor indirecto entre una o más corrientes de calentamiento y una o más corrientes de enfriamiento en donde las corrientes de calentamiento y enfriamiento son físicamente separadas entre sí. Una zona de intercambio de calor puede comprender una o más intercambiadores de calor o alternativamente puede contener una sección de un intercambiador de calor. Se ha encontrado que un segundo expansor puede ser colocado en el sistema de refrigeración de expansión de gas de tal manera para minimizar, y en una modalidad preferida, eliminar la necesidad por una corriente de balance sin impacto negativo sobre la eficacia termodinámica del proceso. Un segundo expansor más pequeño se coloca tal que toma el gas relativamente caliente y lo expande a un nivel de temperatura intermedia. Esta corriente de temperatura intermedia expandida se adiciona o complementa el gas de presión menor de retorno desde el expansor frío después de que el gas expandido frío ha proporcionado la mayoría de servicio de subenfriamiento del LNG. El gas expandido de temperatura intermedia reemplaza la corriente de balance de refrigerante mezclada en el intercambiador de calor de expansión de gas caliente. Un tercer expansor también puede ser utilizado en el sistema de refrigeración de expansión para mejorar adicionalmente la eficiencia del proceso. En general, el uso de múltiples expansores mejora la eficiencia del sistema de refrigeración de expansión de gas al proporcionar una curva de calentamiento de refrigerante más cercana a la curva de enfriamiento refrigerante que es posible con una curva de calentamiento de refrigerante de un solo expansor. En una modalidad de la invención, múltiples expansores son integrados en el sistema de refrigeración de expansión de gas que proporciona refrigeración para subenfriar un gas de alimentación que se ha licuado sustancialmente mediante un primer sistema de refrigeración. Esto permite que el sistema de refrigeración de expansión de gas sea desacoplado del sistema de refrigeración que proporciona la refrigeración más caliente. La configuración de equipo resultante incrementa la eficacia termodinámica del ciclo de refrigeración y permite el diseño óptimo del equipo de intercambio de calor para tal sistema de refrigeración. El desacoplamiento de los sistemas de refrigeración también permite un diseño más eficiente cuando el sistema de refrigeración de expansión de gas se adiciona como parte de un desatascamiento o expansión de una planta. El primer sistema de refrigeración, que proporciona por lo menos una porción de la refrigeración requerida para sustancialmente licuar el gas de alimentación, puede utilizar dos o más componentes de refrigerante en uno o más circuitos de refrigeración o ciclos de recompresión de vapor. Un segundo sistema de refrigeración, que proporciona por lo menos una porción de la refrigeración requerida para subenfriar el gas de alimentación por lo menos parcialmente licuado, utiliza expansión de trabajo de un gas refrigerante presurizado o mezcla de gases en por lo menos dos expansores. Los múltiples expansores generan refrigeraciones en más de un nivel de temperatura y el gas refrigerante presurizado se enfria antes e la expansión de uno o más intercambiadores de calor o secciones de intercambiador de calor que no enfrian la corriente de gas de alimentación. Cualquier tipo del primer sistema de refrigeración que utiliza uno o más componentes de refrigerante se puede utilizar para proporcionar la refrigeración de nivel alto y medio requerida para enfriar sustancialmente licuar la corriente de gas de alimentación. El uno o más componentes de refrigerantes pueden ser utilizados en uno o más circuitos de refrigeración o ciclos de recompresión de vapor. Por ejemplo, el primer sistema de ref igeración puede utilizar solamente un circuito de refrigerante mezclado vaporizante que comprende dos o más componentes refrigerantes. Opcionalmente, el primer sistema de refrigeración también puede incluir un segundo circuito de refrigeración, que utiliza un refrigerante de componente individual vaporizante o un refrigerante mezclado vaporizante que comprende dos o más componentes refrigerantes. Alternativamente, el primero y el segundo circuito de refrigeración del primer sistema de refrigeración pueden utilizar la vaporización de refrigerantes de componentes individual o la vaporización de refrigerantes mezclados que comprenden dos o más componentes o cualquier combinación de refrigerantes individuales o mezclados. Cualquiera o ambos de los circuitos de refrigeración pueden utilizar refrigerantes que vaporizan en más de un nivel de presión y pueden incluir, por ejemplo, circuitos de refrigeración en cascada. El proceso es independiente de la configuración del primer sistema de refrigeración que es utilizado para proporcionar la refrigeración requerida para enfriar y sustancialmente licuar la corriente de gas de alimentación. El refrigerante en el primer sistema de refrigeración puede comprender uno o más componentes seleccionados del grupo que consiste de nitrógeno, hidrocarburos que contienen uno o más átomos de carbono y halocarbonos que contienen uno o más átomos de carbono. Los refrigerantes de hidrocarburo típicos incluyen metano, etano, isopropano, propano, isobutano, butano, pentano e isopentano. Los refrigerantes de halocarbono representativos incluyen R22, R23, R32, R134a y R410a. El refrigerante en el segundo sistema de ref igeración, es decir, el sistema de expansión de gas, puede ser un componente puro o una mezcla de componentes seleccionados del grupo que consiste de nitrógeno, argón, metano, etano y propano. El proceso se puede utilizar para licuar cualquier corriente de gas de alimentación y es ilustrado para licuefacción de gas natural en la Fig. 1. La alimentación ' de gas natural en la linea 1, que se ha limpiado y secado en una sección de pretratamiento (no mostrada) para la remoción de los gases ácidos tales como C02 y ¾S, y la remoción de otros contaminantes tales como mercurio, entra a la sección de intercambiador de calor de preenfriamiento 3 opcional y se enfria a una temperatura intermedia de aproximadamente -10 °C a -30°C usando un refrigerante vaporizante tal como propano o un refrigerante mezclado. El refrigerante vaporizante se proporciona mediante un circuito de refrigeración en recirculación (no mostrado) de cualquier tipo conocido en la técnica. La corriente de alimentación de gas natural preenfriada 5 entra en la columna depuradora 7 donde los componentes más pesados de la alimentación, tales como pentano e hidrocarburos más pesados, son removidos para prevenir la congelación subsecuente en el proceso de licuefacción. La columna depuradora tiene un condensador de la parte de arriba 9 que también pueda usar un refrigerante tal como propano o un refrigerante mezclado para proporcionar reflujo a la columna depuradora. El producto de fondos de la columna depuradora en la linea 11 se envia a una sección de fraccionamiento 13 donde los componentes pesados son separados y recuperados por la vía la linea 15 y los componentes más ligeros en la linea 17 son recombinados con el producto de vapor de la parte de arriba de la columna depuradora para formar gas natural purificado en la linea 19. El componente ligero en la linea 17 puede ser ya sea una corriente de vapor o una corriente de liquido y de preferencia es preenfriada a aproximadamente la misma temperatura como la corriente de vapor de la parte de arriba de la columna depuradora 7. El gas natural purificado en la linea 19 además se enfria a una temperatura por abajo de -50 °C, de preferencia entre aproximadamente -100 °C y -120 °c, y de preferencia es sustancialmente licuado en la primera zona de intercambio calor o el intercambio de calor de refrigerante mezclado 21 mediante el intercambio de calor indirecto con un refrigerante mezclado de temperatura intermedia de calentamiento y vaporizante proporcionado por la vía de la linea 23. El término "sustancialmente licuado" como se utiliza en la presente significa que una corriente sustancialmente licuada, cuando se expande adiabáticamente mediante la obturación a presión atmosférica, tendrá una fracción de liquido entre 0.25 y 1.0 y de preferencia entre 0.5 y 1.0. Una fracción de liquido de 1.0 define una corriente totalmente licuada o condensada, en donde el liquido puede ser ya sea saturado o subenfriado, y una fracción liquida de cero define una corriente que es totalmente vapor y no contiene liquido. Una corriente sustancialmente licuada como se define aquí puede estar en cualquier presión incluyendo una presión arriba de la presión crítica de la corriente. El gas natural sustancialmente licuado en la línea 25 además se enfría a una temperatura de aproximadamente -120°C a -160°C en una segunda zona de intercambio de calor o intercambiador de calor 27 mediante el intercambio de calor indirecto con un refrigerante expandido con trabajo, frío en la línea 29 proporcionado por el expansor 31. Este refrigerante frío, típicamente nitrógeno, es predominantemente vapor con típicamente menor que aproximadamente 20% líquido (base molar) a una presión de aproximadamente 1.5-3 MPaa (15 a 30 baras) y una temperatura de aproximadamente -122°C a -162°C. El gas natural además enfriado y sustancialmente licuado resultante en la línea 33 puede estar por arriba, en, o por debajo de su presión crítica, y puede ser líquido subenfriado y está por debajo de su presión critica. El gas' natural además enfriado y sustancialmente licuado en la linea 33 puede ser cambiado rápidamente de manera adiabática a una presión de aproximadamente 0.105-0.12 Mpaa (1.05 a 1.2 baras) a través de la válvula que obturación 35. Alternativamente, la presión LNG subenfriado en la linea 33 podría ser reducida usando un expansor de fluido denso o una combinación de expansor y válvula. El LNG de baja presión en la linea 37 fluye al separador o tanque de almacenamiento 39 con el producto del LNG que sale en la linea 41. En algunos casos, dependiendo de la composición del gas natural y la temperatura del LNG que sale del intercambiador de calor 27, una cantidad significante de gas ligero en la linea 43 es emitida después de la evaporación través de la válvula 35. En estos casos, el gas evaporado en la linea 43 puede ser calentado y comprimido a una presión suficiente para el uso como gas de combustible en la instalación del LNG u otro uso. La refrigeración para enfriar y sustancialmente licuar la corriente de alimentación de gas natural 1 se proporciona mediante el circuito de refrigerante mezclado de temperatura intermedia en el intercambiador de calor 21 y, en este ejemplo, mediante un segundo refrigerante tal como propano o un segundo refrigerante mezclado en un segundo circuito de refrigeración que proporciona refrigeración a temperaturas más altas en la sección de intercambiador de calor de preenfriamiento 3. El refrigerante en la linea 23 se calienta y se vaporiza en el intercambiador de calor 21 para proporcionar refrigeración en el mismo y sale como vapor de refrigerante en la linea 45. El de refrigerante se comprime a una alta presión adecuada en el compresor de multi-etapas, inter-enfriado 47, enfriado en el enfriador ambiente 49, y además enfriado ya sea parcialmente o completamente condensado en la sección del intercambiador de calor 51 mediante el intercambio de calor indirecto con un refrigerante vaporizante adicional tal como propano o un refrigerante mezclado. Este refrigerante vaporizante se proporciona por un circuito de refrigeración en recirculación (no mostrado) de cualquier tipo conocido en la técnica, y puede ser el mismo circuito de refrigeración en recirculación que proporciona refrigeración a la sección del intercambiador de calor 3 descrita anterior. El refrigerante mezclado de alta presión preenfriado en la linea 53 entra al intercambiador de calor de refrigerante mezclado 21 a una temperatura intermedia de aproximadamente -20 CC a -40 °C y una presión de aproximadamente 5-7 Mpaa (50 a 70 baras) . El refrigerante mezclado de alta presión se enfria a una temperatura de aproximadamente -100'°C a -120°C y de preferencia es totalmente condensado en el intercambiador de calor 21, que sale en la linea 55. La corriente refrigerante mezclada de alta presión condensada en la linea 55 se evapora instantáneamente través de la válvula 57 (o alternativamente mediante un expansor de fase densa) a una presión de aproximadamente 0.3-0.6 MPaa (3 a 6 baras) y fluye al extremo frió del intercambiador de calor 21 en la linea 23. La corriente de refrigerante mezclada de baja presión se calienta y se vaporiza en el intercambiador de calor 21, que sale como refrigerante mezclado calentado en la linea 45. El enfriamiento de la alimentación de gas natural en la linea 1 para proporcionar el gas natural enfriado y ' sustancialmente licuado en la linea 25 como es descrito anteriormente de esta manera se proporciona mediante un primer sistema de refrigeración que comprende el circuito de refrigerante mezclado de temperatura intermedia que proporciona refrigeración al intercambiador de calor 21, el circuito de refrigeración que proporciona el segundo refrigerante tal como propano u otro refrigerante mezclado a la sección de intercambiador de calor de preenfriamiento de la alimentación 3, y el circuito de refrigeración que proporciona el tercer refrigerante tal como propano u otro ' refrigerante mezclado a la sección del intercambiador de calor 51. Como es descrito en lo anterior, el mismo circuito de refrigeración puede proporcionar tanto el segundo como el tercer refrigerante. El enfriamiento adicional del gas natural sustancialmente licuado en la linea 25 se realiza mediante un sistema de expansión de gas multi-expansor que utiliza un refrigerante que comprende uno o más gases seleccionados del grupo que consiste de nitrógeno, argón, metano, etano y propano . En esta ilustración, el nitrógeno se utiliza como el refrigerante. El nitrógeno de alta presión en la línea 59 a la temperatura ambiente y aproximadamente 5-8 Mpaa (50 a 80 baras) se divide en dos porciones. La porción más grande en la línea 61 en la tercera zona de intercambio de calor o el intercambiador de calor de expansión de gas caliente 63 y se enfría a una temperatura de aproximadamente -100°C a -120°C. El nitrógeno de alta presión enfriado en la línea 65 es expandido con trabajo en el expansor frío 31, que sale a una presión de aproximadamente 1.5-3 Mpaa (15 a 30 baras) y a una temperatura de aproximadamente -152 °C a -162°C. Típicamente, la presión de descarga del expansor está en o cercana a la presión del punto de rocío del nitrógeno a una temperatura fría bastante para proporcionar el nivel deseado de subenfriamiento del LNG en la línea 33. El refrigerante expandido con trabajo puede contener hasta aproximadamente 20% en líquido (base molar) . La corriente de nitrógeno expandida con trabajo fría en la línea 29 se calienta en el intercambiador de calor de gas de expansión frío 27 para proporcionar la refrigeración fría requerida para subenfriar la corriente del LNG en la línea 33, y el nitrógeno calentado intermedio deja el intercambiador en la línea 67.
La corriente de nitrógeno de alta presión más pequeña en la línea 69 puede ser preenfriada a una temperatura intermedia de aproximadamente -20°C a -40°C con un refrigerante tal como propano o un segundo refrigerante mezclado en la sección del intercambiador de calor 71. La corriente de nitrógeno de alta presión preenfriada en la línea 73 es expandida con trabajo en el expansor caliente 75 y es descargado a una presión de aproximadamente 1.5-3 Mpaa (15 a 30 baras) a una temperatura de aproximadamente -90°C a -110°C. La corriente refrigerante expandido con trabajo en la línea 77 se combina con la corriente de nitrógeno calentada en la línea 67 procedente del intercambiador de calor frío 27 y la corriente combinada fluye vía la línea 79 para calentar el intercambiador de calor 63. La corriente de nitrógeno combinada se calienta a temperatura ambiente en el intercambiador de calor caliente 63, se retira por la vía de la línea 81, y se comprime a una alta presión adecuada en el compresor inter-enfriado de multi-etapas 83 para proporcionar la corriente de nitrógeno de alta presión 59 para la recirculación. La adición de la corriente de nitrógeno expandida más pequeña 77 para el calentamiento en el intercambiador de calor 63 mantiene las curvas de enfriamiento en el intercambiador de calor de expansión de gas caliente 63 a cercanas a lo ideal, esto es, las curvas de calentamiento y enfriamiento de los fluidos se aproximan estrechamente entre sí a lo largo de sus longitudes completas . Todo o una porción del nitrógeno de alta presión en la línea 59 podría ser preenfriada con propano u otro refrigerante de alto nivel como una alternativa para preenfriar la porción que entra al expansor frío 31 en el intercambiador de calor caliente 63 y para preenfriar la porción que entra al expansor caliente 75 con propano u otro refrigerante en la sección de intercambio de calor 71. Alternativamente, el sistema de refrigeración de expansión de gas puede ser operado sin ningún preenfriamiento del nitrógeno comprimido antes del íntercambiador de calor 63 y el expansor 75. Estas opciones para el preenfriamento del refrigerante del sistema de expansión de gas aplica a cualquier modalidad de la invención. Los intercambiadores de calor de expansión de gas caliente y frío 63 y 27 pueden ser combinados en una sola unidad, y puede ser de cualquier tipo adecuado, tal como una placa-aleta, serpentín enrollado o construcción de coraza y tubos, o cualquier combinación de los mismos. De manera similar, el intercambiador de calor de refrigerante mezclado 21 y las secciones de intercambiadores de calor de preenfriamientro opcionales 3, 51 y 71 pueden consistir de intercambiadores de calor individuales o múltiples y pueden ser de cualquier construcción adecuada. Estas opciones de intercambiador de calor también aplican a cualquier modalidad de la invención. La invención es independiente del número y arreglo de los intercambiadores de calor utilizados en el proceso reivindicado. Si el refrigerante mezclado de alta presión en la línea 53 es una mezcla de dos fases, las fracciones de vapor y de líquido pueden ser enfriadas por separado en el intercambiador de calor de refrigerante mezclado 21 y vaporizadas ya sea por separado en los mismos o diferentes niveles de presión o como corriente combinada en el intercambiador de calor 21. El refrigerante mezclado también puede ser dividido en dos o más corrientes que pueden ser vaporizadas en diferentes niveles de presión. El refrigerante mezclado puede ser dividido por uno o más separaciones de balance (vapor/líquido) o por una o más separaciones de una sola fase o cualquier combinación de los mismos. Estas opciones de refrigerante mezclado pueden ser usadas en cualquiera de los circuitos de refrigeración del primer sistema de refrigeración y también aplican a cualquier modalidad de la invención. La- invención es independiente de la configuración del primer sistema de refrigeración que es utilizado para proporcionar la refrigeración requerida para enfriar y sustancialmente licuar la corriente de gas de alimentación. Típicamente, por lo menos 40% del servicio de refrigeración total para convertir la alimentación de gas natural en la linea 1 al producto del LNG en la linea 41 se proporciona por el primer sistema de refrigeración. En la modalidad de Fig. 1, esta refrigeración se proporciona en la sección del intercambiador de calor 3, la sección de intercambiador de calor 51 y el intercambiador de calor 21. Una característica de la modalidad ilustrada en la Fig. 1 es que el primer sistema de refrigeración, es decir, el sistema que comprende el compresor 47, intercambiador de calor 21 y la válvula de extensión 57, púede operar independientemente del segundo sistema de refrigeración, es decir, el sistema que comprende el compresor 83, intercambiadores de calor 27 y 63 y los expansores 31 y 75. La operación independiente significa que nada de calor se intercambia entre el refrigerante mezclado en el primer sistema de refrigeración y el refrigerante de nitrógeno en el segundo sistema de refrigeración, y no se necesita refrigeración de balance entre los dos sistemas de refrigeración. Otra característica es que el gasto de flujo del nitrógeno expandido con trabajo por la vía de la línea 29 en la segunda zona de intercambio de calor 27 típicamente es menor que el gasto de flujo de la corriente de nitrógeno expandida con trabajo 79 en la tercera zona de intercambio de calor 63. Ningún enfriamiento del gas de alimentación o la corriente de alimentación enfriada ocurre en la tercera zona de intercambio de calor 63. Además, el gasto de flujo del nitrógeno comprimido en la linea 61 que es enfriado en la tercera zona de intercambio de calor 63 típicamente es menor que el gasto de flujo del nitrógeno expandido con trabajo combinado en la línea 79 que es calentado en la tercera zona de intercambio de calor 63. Una modalidad alternativa de la invención se ilustra en la Fig. 2. En esta modalidad alternativa, todo el refrigerante de nitrógeno de alta presión en la línea 59 del compresor 83 es preenfriado en el intercambiador de calor de expansión de gas caliente 63, y nada' de este nitrógeno de alta presión es enfriado con un refrigerante tal como propano en la sección de intercambio de calor 71 de la Fig. 1. Una porción más pequeña del refrigerante de nitrógeno parcialmente enfriado en el intercambiador de calor 63 es retirada en un punto intermedio por la vía de la línea 201 y es expandida con trabajo en el expansor 203 para proporcionar nitrógeno expandido con trabajo en la línea 205. El nitrógeno expandido en la línea 205 de preferencia es mezclado con la corriente de nitrógeno expandida parcialmente calentada en un punto intermedio en el Íntercambiador de calor 27 a una temperatura un poco por debajo aquella del gas natural sustancialmente licuado entrante en la línea 25. Alternativamente, el nitrógeno de alta presión en la línea 59 puede ser dividido en dos porciones (no mostradas) que se enfrían por separado en el intercambiador de calor 63. Cualquiera o ambos los intercambiadores de calor 27 y 63 pueden ser divididos en dos intercambiadores de calor si es deseado. El enfriamiento del nitrógeno de alta presión en la línea 201 también se puede realizar mediante una combinación de enfriamiento en el intercambiador de calor caliente 63 y el enfriamiento con otro refrigerante de alto nivel tal como propano. En este ejemplo, el gas de evaporación del LNG en la línea 43 del separador 39 se calienta en los intercambiadores de gas 27 y 63, que sale por la vía de la línea 207 y se comprime en el compresor de gas de evaporación 209 a una presión suficiente para el uso como gas de combustible en la instalación del LNG o para otro uso. Sin embargo, el calentamiento del gas evaporado en los intercambiadores de calor 27 y 63 es opcional y no es requerido en cualquiera modalidad de la invención. Una característica de la modalidad ilustrada en la Fig. 2 es que el primer sistema de refrigeración, es decir, el sistema que comprende el compresor 47, intercambiador de calor 21 y la válvula de expansión 57, opera independientemente del segundo sistema de refrigeración, es decir, el sistema que comprende el compresor 83, intercambiadores de calor 27 y 63 y los expansores 31 y 203.
La operación independiente significa que nada de calor se intercambia entre el refrigerante mezclado en . el primer sistema de refrigeración y el refrigerante de nitrógeno en el segundo sistema de refrigeración. No necesita refrigeración de balance entre los dos sistemas de refrigeración en esta modalidad. Otra característica es que el gasto de flujo del nitrógeno expandido con trabajo por la vía de la línea 29 en la segunda zona de intercambio de calor 27 antes de la combinación con el nitrógeno expandido en la línea 205 puede ser menor que el gasto de flujo de la corriente de nitrógeno expandida con trabajo combinada 79 en la tercera zona de intercambio de calor 63. Nada de enfriamiento del gas de alimentación o la corriente de alimentación enfriada ocurre en la tercera zona de intercambio de calor 63. Además, el gasto de flujo del nitrógeno comprimido que es enfriado en la tercera zona de intercambio de calor 63 después del retiro del nitrógeno por la vía de la línea 201 puede ser menor que el gasto de flujo del nitrógeno expandido con trabajo combinado en la línea 79 que es calentado en la tercera zona de intercambio de calor 63. Otra modalidad de la invención se ilustra en la Fig. 3 y es una modificación de las modalidades de las Figs . 1 y 2. El nitrógeno de alta presión preenfriado en la línea 73 se' expande en el expansor caliente 75 a una presión intermedia, por ejemplo, 2.5-4.5 Mpaa (25 a 45 baras) . El nitrógeno expandido de presión intermedia en la linea 301 se calienta por separado en el intercambiador de calor de gas de expansión caliente 303 y fluye a una etapa intermedia del compresor multi-etapa 305 para reducir los requerimientos d potencia. Una alternativa de esta modalidad es retirar la corriente 307 de una etapa intermedia del compresor 305 en una presión intermedia, enfriar en la sección de intercambio de calor 75, expandir la corriente enfriada en la linea 73 al nivel de presión inferior en expansor 75 y combinar la corriente expandida de presión inferior en la linea 301 con el refrigerante caliente intermedio en la linea 67 para calentar en el intercambiador de calor de expansión de gas caliente 303, como en la Fig. 1. En cualquier alternativa, la corriente de nitrógeno de alta o intermedia presión en la linea 307 puede ser enfriada ya sea con un refrigerante de alto nivel tal como propano en la sección de intercambiador de calor 71, como se muestra, o en el intercambiador de calor caliente 303, o una combinación de ambos. Una característica de la modalidad ilustrada en la Fig. 3 es que el gasto de flujo del nitrógeno expandido con trabajo por la vía de la línea 29 en la segunda zona de intercambio de calor 27 típicamente es menor que el gasto de flujo total de las corrientes de nitrógeno expandidas con trabajo 67 y 301 en la tercera zona de intercambio de calor 303. Nada de enfriamiento del gas de alimentación o la corriente de alimentación enfriada ocurre en la tercera zona de intercambio de calor 303. Además, el gasto de flujo del nitrógeno comprimido en la linea 306 que es enfriado en la tercera zona de intercambio de calor 303 típicamente es menor que el gasto de flujo total del nitrógeno expandido con trabajo en las líneas 67 y 301 que son calentadas en la tercera zona de intercambio de calor 303. La Fig. 4 ilustra una modalidad alternativa de la Fig. 1 en donde la corriente de nitrógeno de alta presión enfriada en la línea 65 es expandida con trabajo en dos etapas. La corriente se expande primero en el expansor intermedio 31 a una presión intermedia, por ejemplo, 2.5-4.5 Mpaa (25 a 45 baras) y a una temperatura por debajo de aquella de la corriente de gas natural sustancialmente licuada entrante en la línea 25. La corriente expandida de presión intermedia en la línea 29 de preferencia se calienta en el intercambiador de calor de expansión de gas frío 401 para proporcionar ref igeración en el mismo, y luego además se expande en el expansor frío 403 a una presión inferior, por ejemplo, 1.5-3 Mpaa (15 a 30 baras) . La corriente de nitrógeno expandido de presión inferior en la línea 405 luego proporciona el nivel más frío de refrigeración en el intercambiador de calor frío 401 para subenfriar la corriente de gas natural sustancialmente licuada entrante en la línea 25. Una porción de la corriente de nitrógeno expandida de presión intermedia en la linea 405, de preferencia después del calentamiento en el intercambiador de calor frió 401, púede ser calentada por separado (no mostrado) en el inte cambiador de calor caliente 63 y enviada a una etapa intermedia del compresor de multi-etapas 83. Como en la modalidad de la Fig. 3, la corriente de nitrógeno de alta presión en la línea 69 puede ser preenfriada ya sea con un refrigerante de alto nivel tal como propano en la sección de cambiador de calor 71, como es mostrado, o en el intercambiador de calor caliente 63, o en combinación de ambos . La adición de un expansor intermedio en esta modalidad proporciona refrigeración en eficiencia termodinámica más alta en el intercambiador de calor de expansión de gas frío 401. Las curvas de calentamiento y enfriamiento de los fluidos en este intercambiador se aproximan entre sí más a lo largo de sus longitudes completas, que es ventajoso, pero esto requiere otra pieza de equipo, es decir, el expansor 403, en el sistema. Una característica de la modalidad ilustrada en la Fig. 4 es que el gasto del nitrógeno expandido con trabajo por la vía de la línea 405 en la segunda zona de intercambio de calor 401 típicamente es menor que el gasto de flujo de la corriente de nitrógeno expandida con trabajo 407 en la tercera zona de intercambio de calor 63. Nada de enfriamiento' del gas de alimentación o la corriente de alimentación enfriada ocurre en la tercera zona de intercambio de calor 63. Además, el gasto de flujo del nitrógeno comprimido en las lineas 61 es enfriado en la tercera zona de intercambio de calor 63 típicamente es menor que el gasto de flujo del nitrógeno expandido con trabajo en la línea 407 que es calentado en la tercera zona de intercambio de calor 63. Otra modalidad de la invención se ilustra en la Fig. 5 en la cual el sistema de refrigeración de expansión de gas utiliza dos etapas de expansión. La corriente de nitrógeno de alta presión preenfriada en la línea 501 es retirada de un punto intermedio en el intercambiador calor caliente 503 y es expandido en el expansor caliente 31 a una presión intermedia, por ejemplo, 2.5-4.5 Mpaa (25 a 45 baras) y a una temperatura por debajo de aquella de la corriente de gas natural entrante en la línea 25. Una porción de la corriente de nitrógeno expandida de presión intermedia en la línea 29 es retirada por la vía de la línea 505, calentada por separado en el intercambiador de calor de expansión de gas caliente 503 y enviada a una etapa intermedia del compresor de multi-etapas 507 para reducir los requerimientos de potencia. El nitrógeno de presión intermedia restante en la línea 509, de preferencia después del recalentamiento en el intercambiador de calor de expansión de gas frío 511, además se expande en el expansor frío 513 a una presión inferior, por ejemplo, 1.5-3 Mpaa (15 a 30 baras) . La corriente de nitrógeno expandida de presión inferior en la línea 515 luego proporciona el nivel más frío de refrigeración en el intercambiador de calor de expansión de gas frío 511 que es requerido para subenfriar la corriente de gas natural sustancialmente licuada . entrante en la línea 25. La corriente de nitrógeno de alta presión caliente en la línea 517 opcionalmente puede ser preenfriar ya sea en el intercambiador de calor caliente 503, como es mostrado, o con un refrigerante de alto nivel tal como propano, o una combinación de ambos . Una característica de la modalidad ilustrada en la Fig. 5 es que el gasto de flujo del nitrógeno expandido con trabajo por la vía de la línea 515 en la segunda zona de intercambio de calor 511 típicamente es menor que el gasto de flujo de las corrientes de nitrógeno expandidas con trabajo en las líneas 505 y 519 en la tercera zona de intercambio de calor 503. Nada de enfriamiento del gas de alimentación o la corriente de alimentación enfriada ocurre en la tercera zona de intercambio de calor 503. Otras modalidades de la invención pueden utilizar una corriente de balance integrada entre los intercambiadores de calor de refrigeración de expansión de gas y los intercambiadores de calor de refrigerante mezclado con el fin de lograr una integración más termodinámicamente eficiente en los sistemas de refrigeración. Estas modalidades, que también utilizan múltiples expansores, pueden proporcionar un diseño más eficiente para el desatascamiento o expansión de una instalación de licuefacción de gas existente. La Fig. 6 ilustra un sistema de refrigeración de expansión de gas de múltiples expansores con una corriente de balance de refrigerante mezclado utilizada en el intercambiador de calor de expansión de gas caliente 601. Una pequeña porción del refrigerante mezclado de alta presión en la linea 603 es retirada por la via de la linea 605 y evaporada a una presión intermedia a través de la válvula 607. La corriente de refrigerante mezclado de presión intermedia resultante en la linea 609, típicamente en -90 a -110°C y 0.5-1 Mpaa (5 a 10 baras) se calienta en el intercambiador de calor de expansión de gas caliente 601 para proporcionar las curvas de calentamiento y enfriamiento más estrechamente paralelas en ese intercambiador de calor y de esta manera incrementar la eficiencia del proceso. La corriente de refrigerante mezclado calentada 611 a temperatura casi ambiental se retorna a una etapa intermedia del compresor de refrigerante mezclado de multi-etapas 613 para la recirculación. Alternativamente, la corriente de balance de refrigerante mezclado de alta presión condensada en la linea 605 puede ser evaporada al nivel de presión más bajo del circuito refrigerante mezclado, por ejemplo, 0.3-0.6 Mpaa (3 a 6 baras) , calentar a una temperatura intermedia en el intercambiador de calor caliente 601, por ejemplo, -20 a -40°C y retornar a la primera etapa del compresor de refrigerante mezclado 613. En el sistema de refrigeración de expansión de gas de esta modalidad, la porción más pequeña preenfriada de la corriente de nitrógeno de alta presión en la linea 615 de preferencia es además es enfriada en el intercambiador de calor caliente 601 a una temperatura por debajo de aquella del propano u otro refrigerante de alto nivel antes de la expansión con trabajo en el expansor caliente 617. La corriente de nitrógeno de temperatura intermedia expandida en la linea 619 es de preferencia mezclada con la corriente de nitrógeno fría parcialmente calentada en la linea 29 a un punto intermedio en el intercambiador de calor de expansión de gas frió 27 a una temperatura por debajo de aquella de la corriente de gas natural sustancialmente licuada entrante 25. Cualquiera o ambos de los intercambiadores de calor de expansión de gas 27 y 601 pueden ser divididos en dos o más intercambiadores de calor si es deseado . La Fig. 7 ilustra un sistema de refrigeración de expansión de gas de múltiples expansores alternativo en donde una porción del gas de nitrógeno de alta presión es enfriado en el intercambiador de calor de refrigerante mezclado 705 como una manera alternativa para lograr un balance de refrigeración más eficiente en el intercambiador de calor de expansión de gas caliente 701. Una porción de la corriente de nitrógeno de alta presión preenfriada en la linea 73 en aproximadamente -20 a -40°C es retirada por la vía de la linea 703 y además es enfriada a aproximadamente -100 a -120 °C en el intercambiador de calor de refrigerante mezclado 705. La corriente de nitrógeno de alta presión enfriada en la linea 707 se mezcla con la porción de la corriente de nitrógeno de alta presión 61 después del enfriamiento en el intercambiador de calor caliente 701 y la corriente combinada en la linea 709 fluye a la entrada del expansor frió 711. En el sistema de refrigeración de expansión de gas de esta modalidad, la porción restante de la corriente de nitrógeno de alta presión preenfriada en la linea 713 de preferencia es además enfriada en el intercambiador de calor caliente 701 a una temperatura por debajo de aquella del propano u otro refrigerante de alto nivel antes de la expansión con trabajo en el expansor caliente 717. La corriente de nitrógeno de temperatura intermedia en la linea 719 de preferencia es mezclada con la corriente de nitrógeno fría parcialmente calentada en un punto intermedio en el intercambiador de calor de expansión de gas frío 27 a una temperatura por debajo de aquella de la corriente de gas natural sustancialmente licuada entrante en la linea 25. Cualquiera o ambos de los intercambiadores de calor de expansión de gas 27 y 701 también pueden ser divididos en dos o más intercambiadores de calor si es deseado. Una característica de esta modalidad es que el gasto de flujo del nitrógeno expandido con trabajo por la vía de la línea 712 en la segunda zona de intercambio de calor 27 antes de la combinación con el nitrógeno expandido en la línea 719 es menor que el gasto de flujo de la corriente de nitrógeno expandida con calor combinada 710 en la tercera zona de intercambio de calor 701. Nada de enfriamiento del gas de alimentación o la corriente alimentación enfriada ocurre en la tercera zona de intercambio de calor 63. Además, el gasto de flujo de cualquiera de las corrientes de nitrógeno comprimidas 61 y 713 que son enfriadas en el intercambiador de calor 701 es menor que el gasto de flujo del nitrógeno expandido con trabajo en la línea 710 que es calentado en el intercambiador de calor 701. La Fig. 8 muestra un sistema de refrigeración de refrigerante mezclado individual combinado con un sistema de refrigeración de expansión de gas de múltiples expansores que opera sin la refrigeración externa adicional, por ejemplo propano, como se muestra en las modalidades de las Figs. 1-7. El refrigerante en el sistema de refrigeración mezclado individual no es preenfriado por debajo de la temperatura ambiente, por ejemplo, mediante propano u otro refrigerante mezclado de alto nivel, antes de entrar al intercambiador de calor de refrigerante mezclado 21. En este ejemplo, el refrigerante mezclado parcialmente es licuado en una etapa intermedia del compresor 801 y la porción liquida en la linea 803 es bombeada al nivel de alta presión final y combinada con la porción de vapor comprimida final corriente arriba después del enfriador 805. Esta característica es opcional y puede ser utilizada en cualquier modalidad de la invención. En el sistema de refrigeración de expansión de gas de esta modalidad, toda la corriente de nitrógeno de alta presión 807 es enfriada en el intercambiador de calor de expansión de gas caliente 809 a una temperatura cercana o más fría que aquella de la corriente de gas natural sustancialmente licuada entrante en la línea 25. Una porción de la corriente de nitrógeno de alta presión enfriada en la línea 811 es expandida con trabajo en el expansor caliente 813 a una presión intermedia. La corriente de nitrógeno expandida de presión intermedia en la línea 815 es calentada por separado en los intercambiadores de calor de expansión de gas 817 y 809 y es enviada a una etapa intermedia del compresor de multi-etapas para reducir los requerimientos de potencia. La corriente de nitrógeno de alta presión restante en la línea 819, además después del enfriamiento en el intercambiador de calor frió 817, es expandida en el expansor frío 82.1 a una presión inferior. La corriente de nitrógeno expandida de presión inferior en la linea 823 es calentada en el intercambiador de calor frío 817 para proporcionar el nivel más frío de refrigeración requerido para subenfriar la corriente de gas natural sustancialmente licuada entrante 25. Opcionalmente, la corriente de gas natural sustancialmente licuada entrante 25 puede estar a una temperatura más caliente que -100°C y puede ser solo parcialmente licuada. En ese caso, las dos corrientes de nitrógeno expandidas en las líneas 815 y 823 proporcionan refrigeración para licuar completamente y subenfriar la corriente de gas natural sustancialmente licuada entrante en la línea 25. El intercambiador de calor de expansión de gas frío 817 puede ser dividido en dos o más intercambiadores de calor, si es deseado, o los intercambiadores de calor 809 y 817 pueden ser combinados en un solo intercambiador de calor. Una característica de esta modalidad es que el gasto del nitrógeno expandido con trabajo por la vía de la línea 823 en la segunda zona de intercambio de calor típicamente es menor que el gasto de flujo total de las corrientes de nitrógeno expandidas con trabajo 825 y 827 en la tercera zona de intercambio de calor 809. Nada de enfriamiento del gas de alimentación o la corriente de alimentación enfriada ocurre en la tercera zona de intercambio de calor 809. EJEMPLO La modalidad de la Fig. 1 se ilustra por el siguiente ejemplo no limitativo. La alimentación de gas natural en la linea 1 se proporciona a un gasto de flujo de 59,668 kgmoles por hora y tiene una composición de 3.90% en mol de nitrógeno, 87.03% de metano, 5.50% de etano, 2.02% de propano y 1.55% de C e hidrocarburos más pesados (C4+) a 27 °C y 6.03 Mpaa (60.3 baras) . La alimentación se ha limpiado y secado en una sección de pretratamiento corriente arriba (no mostrada) , para la remoción de gases ácidos tales como C02 y H2S junto con- otros contaminantes tal como mercurio. La alimentación de gas natural en la linea 1 entra a la primera sección de intercambiador de calor 3 y es preenfriada a -18 °C usando varios niveles de refrigeración de propano. La corriente de alimentación de gas natural preenfriada en la linea 5 entra a la columna depuradora 7 donde los componentes más pesados de la alimentación, pentano e hidrocarburos más pesados, son removidos para prevenir la congelación en el proceso de licuefacción. La columna depuradora tiene un condensador de la parte de arriba 9 que también utiliza la refrigeración de propano para proporcionar el reflujo a la columna depuradora. El producto de fondos de la columna depuradora se envía por la vía de la línea 11 a la sección de fraccionamiento 13 donde el pentano y los componentes pesados son separados y recuperados en la linea 15. Los componentes líquidos más ligeros en la corriente 17 a -33 °C se combinan con el producto de vapor de la parte de arriba de la columna depuradora para proporcionar una corriente de gas natural purificada en la línea 19. La corriente de gas natural purificada en la línea 19 tiene un gasto de flujo de 57,274 kgmoles por hora y una composición de 3.95% en mol de nitrógeno, 87.74% de metano, 5.31% de etano, 2.04% de propano y 0.96% de C4 e hidrocarburos más pesados a -32.9°C y 5.80 Mpaa (5.50 baras) . La corriente además es enfriada a una temperatura de -119.7 °C y condensada en el intercambiador de calor de refrigerante mezclado 21 al calentar y vaporizar el refrigerante mezclado de baja presión proporcionado por la vía de la línea 23. La corriente de gas natural sustancialmente licuada en la línea 25, que en este ejemplo es completamente licuada, es subenfriada a una temperatura de -150.2 °C en el intercambiador de calor de expansión de gas frió 27. La refrigeración para el enfriamiento en el intercambiador de calor 27 · se proporciona por una corriente refrigerante de nitrógeno expandida con trabajo, frío en la línea 29 a partir del expansor 31. La corriente del LNG subenfriada en la línea 33 luego se evapora adiabáticamente a una presión de 0.117 Mpaa (1.17 baras) a través de la válvula 35. La corriente del LNG de baja presión en la línea 37 a -162.3°C es enviada al separador 39 y la corriente del producto LNG retirada por la vía de la línea 41 al almacenamiento. La corriente de gas de vaporación ligera en la línea 43 puede ser calentada y comprimida a una presión suficiente para el uso como gas de combustible en la instalación del LNG o para otro uso. La refrigeración para enfriar y licuar la corriente de alimentación de gas natural 1 en este ejemplo se proporciona por un circuito de refrigerante de propano y un circuito de refrigeración de refrigerante mezclado. El refrigerante mezclado de alta presión en la línea 50 a un gasto de flujo 51,200 kgmoles por hora que tiene una composición de 36.92% en mol de metano, 54.63% de etano y 8.45% de propano a 36.5°C y 6.16 Mpaa (6.16 baras) es preenfriada y completamente condensado usando varios niveles de refrigerante de propano en la sección del intercambiador de calor 51. La corriente de refrigerante mezclado preenfriado en la línea 53 entra al intercambiador de calor de refrigerante mezclado 21 a -33°C y 5.89 Mpaa (58.9 baras). El refrigerante mezclado se subenfría a una temperatura de -120°C en el intercambiador de calor 21, que sale en la línea 55. El refrigerante mezclado subenfriado se evapora adiabáticamente a través de la válvula 57 a -122.5°C y 0.42 Mpaa (4.2 baras) y fluye por la vía de la línea 23 al extremo frío del intercambiador de calor 21. La corriente de refrigerante mezclado de baja presión en la línea 23 se calienta y se vaporiza en el intercambiador de calor 21, que sale como una corriente de refrigerante mezclado calentado en la linea 45 a -34.5°C y 0.36 Mpaa (3.6 baras) . La corriente de refrigerante mezclado de baja presión calentada en la linea 45 se comprime 6.16 Mpaa (61.6 baras) en el compresor de refrigerante mezclado inter-enfriado de multi-etapas 47 y se enfria a temperatura ambiente para recirculación. El subenfriamiento del gas · natural licuado en la linea 25 se realiza usando un sistema de refrigeración de expansión de gas de multi-expansor que emplea nitrógeno como el fluido de trabajo. El nitrógeno de alta presión en la linea 59 a un gasto de 82.109 kgmoles por hora, una temperatura de 36.5°C y una presión de 7.59 Mpaa (75.9 baras) se divide en dos porciones. La porción de nitrógeno de alta presión más grande en la linea 61 en 69,347 kgmoles por hora entre el intercambiador de calor de nitrógeno caliente 63 y se enfria a -107.7 °C. La corriente de nitrógeno de alta presión enfriada en la linea 65 es expandida con trabajo en el. expansor frió 31 a 152.4°C y 2.37 Mpaa (23.7 baras) . La corriente de nitrógeno expandida con trabajo, fría en la linea 29, que es toda vapor en este ejemplo, se calienta en el intercambiador de calor de nitrógeno frió 27 y se retira a -121.9°C para proporcionar la refrigeración fría requerida para subenfriar el LNG en la linea 25. -La corriente de nitrógeno de alta presión más pequeña en la linea 69 en 12,762 kgmoles por hora se preenfria en la sección de intercambiador 71 a -33.1°C usando varios niveles del refrigerante de propano. La corriente de nitrógeno de alta presión preenfriada en la linea 73 luego se expande con trabajo en el expansor caliente 75 a -96°C y 2.34 Mpaa (23.4 baras) . La corriente de nitrógeno expandida con trabajo en la linea 77 se combina con una corriente de nitrógeno calentada en la linea 67 del intercambiador de calor frió 27 y fluye al intercambiador de calor caliente 63 por la vía de la linea 79 a -118.1°C. La corriente de nitrógeno combinada en la linea 79 se calienta a 27.8°C en el intercambiador de calor caliente 63 y el refrigerante se retira en la linea 81 es comprimido a 7.59 Mpaa (75.9 baras) en el compresor de nitrógeno inter-enfriado de multi-etapas 83 y enfriado nuevamente a temperatura ambiente para la recirculación. La adición de la corriente de nitrógeno expandida más pequeña en la linea 77 para el calentamiento en el intercambiador de calor de nitrógeno caliente 63 mantiene las curvas de enfriamiento en el intercambiador 63 cerca de los ideal, esto es, las curvas de calentamiento y enfriamiento de los fluidos se aproximan estrechamente entre si a lo largo de sus longitudes completas, mejorando de esta manera la eficiencia del proceso. No es necesario proporcionar una corriente de balance de refrigerante mezclado vaporizante al intercambiador de calor de expansión de gas caliente 63 o alternativamente enfriar una porción del gas refrigerante de alta presión en la linea 73 en el intercambiador de calor de refrigerante mezclado 21 con el fin de alcanzar curvas de enfriamiento más estrechamente paralelas. Este ejemplo de la invención, y las modalidades descritas anteriormente con referencia a las Figs . 1-5, 7 y 8, ilustran la operación independiente del primer sistema de refrigeración y del sistema de refrigeración de expansión de gas.

Claims (24)

  1. REIVINDICACIONES 1. Un método para licuefacción de gas, caracterizado porque comprende: (a) enfriar un gas de alimentación en una primera zona de intercambio de calor mediante el intercambio de calor indirecto con una o más corrientes de refrigerante proporcionadas en un primer sistema de refrigeración, y retirar una corriente de alimentación sustancialmente licuada (es decir cuando se expande adiabáticamente al pasar a la presión atmosférica, la corriente tiene una fracción de líquido entre 0.25 y 1.0) desde la primera zona de intercambio de calor; (b) además enfriar la corriente de alimentación sustancialmente licuada en una segunda zona de intercambio de calor mediante el intercambio de calor indirecto con una o más corrientes de refrigerante expandidas con trabajo proporcionadas por un segundo sistema de refrigeración de circuito cerrado y retirar una corriente de alimentación sustancialmente licuada, enfriada adicionalmente desde la segunda zona de intercambio de calor; y (c) expandir con trabajo dos o más corrientes de refrigerante comprimidas, enfriadas, gaseosas en el segundo sistema de refrigeración, en donde la operación del segundo sistema de refrigeración incluye las etapas de: (1) comprimir uno o más gases refrigerantes para proporcionar una corriente de refrigerante comprimida; (2) enfriar toda o una porción de la corriente de refrigerante comprimida en una tercera zona de intercambio de calor mediante el intercambio de calor indirecto con una o más corrientes de refrigerante expandidas con trabajo para proporcionar una corriente de refrigerante comprimida, enfriada, gaseosa, en la zona de intercambio de calor no hay enfriamiento del gas de alimentación o la corriente de gas de alimentación enfriada; (3) expandir con trabajo la corriente de refrigerante comprimida, enfriada, gaseosa para proporcionar una corriente de refrigerante expandida con trabajo, fría que proporciona una de las una o más corrientes de refrigerante expandidas con trabajo en la segunda zona de intercambio de calor; y (4) expandir con trabajo una corriente de refrigerante comprimida, enfriada, gaseosa para proporcionar una corriente de temperatura intermedia que se adiciona a, o complementa el servicio de refrigeración proporcionado por, la corriente expandida con trabajo, fría, calentada en o después de la segunda zona de intercambio de calor; y el gasto de flujo de una corriente de refrigerante expandida con trabajo en la segunda zona de intercambio de calor es menor que el gasto de flujo total de las una o más corrientes de refrigerante expandidas con trabajo en la tercera zona de intercambio de calor.
  2. 2. Un método de conformidad con la reivindicación- 1, caracterizado porque una de las una o más corrientes de refrigerante expandidas con trabajo que proporcionan servicio de enfriamiento en la tercera zona de intercambio de calor comprende la una de las una o más corrientes de refrigerante expandidas con trabajo en la segunda zona de intercambio de calor después del servicio de enfriamiento en la segunda zona de intercambio de calor y una segunda de las dos o más corrientes de refrigerante comprimidas, enfriadas, expandidas proporciona servicio de enfriamiento en por lo menos la tercera zona de intercambio de calor.
  3. 3. Un método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque la segunda de las dos o más corrientes de refrigerante comprimidas, enfriadas, expandidas también proporciona servicio de enfriamiento en la segunda zona de intercambio de calor.
  4. 4. Un método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque la segunda de las dos o más corrientes de refrigerante comprimidas, enfriadas, expandidas se combina con la una de las una o más corrientes de refrigerante expandidas con trabajo en una ubicación de temperatura intermedia en la segunda zona de intercambio de calor.
  5. 5. Un método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque la segunda de las dos o más corrientes de refrigerante comprimidas./ enfriadas, expandidas proporciona servicio de enfriamiento*' en la tercera zona de intercambio de calor pero no en la segunda zona de intercambio de calor.
  6. 6. Un método de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque la segunda de las dos o más corrientes de refrigerante comprimidas, enfriadas, expandidas se combina con la una de las una o más corrientes de refrigerante expandidas con trabajo en una ubicación entre la segunda y la tercera zona de intercambio de calor.
  7. 7. Un método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque una primera porción del gas refrigerante comprimido se enfria en la tercera zona de intercambio de calor y una segunda porción del gas refrigerante comprimido se enfría, se expande con trabajo y se calienta en la tercera zona de intercambio de calor para proporcionar refrigeración en la misma, para el enfriamiento de la primera porción del gas refrigerante comprimido.
  8. 8. Un método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el gas refrigerante comprimido se enfría en la tercera zona de intercambio de calor y se expande con trabajo para proporcionar un primer refrigerante expandido con trabajo, el primer refrigerante expandido con trabajo se divide en un primero y un segundo refrigerante enfriado, el primer refrigerante enfriado se calienta en la tercera zona de intercambio de calor para proporcionar refrigeración en la misma para enfriar el gas refrigerante comprimido, el segundo refrigerante enfriado además se enfria y se expande con trabajo para proporcionar un segundo refrigerante expandido con trabajo, y el segundo refrigerante expandido con trabajo se calienta en la segunda zona de intercambio de calor para proporcionar refrigeración en la misma para enfriar la corriente de alimentación sustancialmente licuada de la primera zona de intercambio de calor .
  9. 9. Un método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque una primera porción del gas refrigerante comprimido se enfria en la tercera zona de intercambio de calor y se expande con trabajo para proporcionar un primer refrigerante expandido con trabajo, una segunda porción del gas refrigerante comprimido se enfria mediante el intercambio de calor indirecto con un refrigerante vaporizante proporcionado por un tercer sistema de refrigeración y se expande con trabajo para proporcionar un segundo refrigerante expandido con trabajo, y el primero y el segundo refrigerante expandidos con trabajo se calientan en la segunda zona de intercambio de calor para proporcionar refrigeración en la misma para enfriar la corriente de alimentación sustancialmente licuada de la primera zona de intercambio de calor.
  10. 10. Un método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el gas refrigerante comprimido se enfria en la tercera zona de intercambio de calor para proporcionar un gas refrigerante comprimido, enfriado y en donde una porción del gas refrigerante comprimido, enfriado se expande con trabajo y se calienta en la segunda zona de intercambio de calor para proporcionar enfriamiento en la misma para la corriente de alimentación sustancialmente licuada de la primera zona de intercambio de calor.
  11. 11. Un método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el segundo sistema de refrigeración se opera mediante un método que comprende: (d) comprimir un primer gas refrigerante para proporcionar el gas refrigerante comprimido, y dividir el gas refrigerante comprimido en el primero y el segundo refrigerante comprimido; (e) enfriar el primer refrigerante comprimido en la tercera zona de intercambio de calor para proporcionar un primer refrigerante comprimido, enfriado, expandir con trabajo el primer refrigerante comprimido, enfriado para proporcionar un refrigerante expandido con trabajo, frió, calentar el refrigerante expandido con trabajo, frió en la segunda zona de intercambio de calor para proporcionar refrigeración para el enfriamiento de la corriente de alimentación enfriada en la misma y retirar un refrigerante intermedio de la misma; (f) enfriar el segundo refrigerante comprimido mediante el intercambio de calor indirecto con un refrigerante vaporizante para proporcionar un segundo refrigerante comprimido, enfriado, expandir con trabajo el segundo refrigerante comprimido, enfriado para proporcionar un segundo refrigerante expandido con trabajo, y combinar el segundo refrigerante expandido con trabajo con el refrigerante intermedio para proporcionar un refrigerante intermedio combinado; y (g) calentar el refrigerante intermedio combinado en la tercera zona de intercambio de calor para proporcionar refrigeración para el enfriamiento del primer refrigerante comprimido en la misma, y retirar de la misma un refrigerante caliente para proporcionar el primer gas refrigerante.
  12. 12. Un método de conformidad con la reivindicación caracterizado porque el segundo sistema de refrigeración opera mediante un método que comprende: (d) comprimir un primer gas refrigerante para proporcionar el gas refrigerante comprimido; (e) enfriar el gas refrigerante comprimido en la tercera zona de intercambio de calor para proporcionar un refrigerante comprimido, enfriado, y dividir el refrigerante comprimido, enfriado en un primero y un segundo refrigerante comprimido, enfriado; (f) además enfriar el primer refrigerante comprimido, enfriado en la tercera zona de intercambio de calor para proporcionar un primer refrigerante enfriado adicional; (g) expandir con trabajo el primer refrigerante enfriado adicional para proporcionar un primer refrigerante expandido con trabajo y expandir con trabajo el segundo refrigerante comprimido, enfriado para proporcionar un segundo refrigerante expandido con traba o (h) calentar el primer refrigerante expandido con trabajo y el segundo refrigerante expandido con trabajo en la segunda zona de intercambio de calor para proporcionar refrigeración en la misma para enfriar la corriente de alimentación sustancialmente licuada desde la primera zona de intercambio de calor y retirar un refrigerante intermedio combinado de la segunda zona de intercambio de calor; y (i) calentar el refrigerante intermedio combinado en la tercera zona de intercambio de calor para proporcionar refrigeración para enfriar el primer refrigerante comprimido en la misma y retirar de la misma un refrigerante calentado para proporcionar el primer gas refrigerante.
  13. 13. Un método de conformidad con la reivindicación caracterizado porque el segundo sistema de refrigeración opera mediante un método que comprende: (d) comprimir un primer gas refrigerante y un segundo gas refrigerante en un compresor de refrigerante de multi-etapas para proporcionar un gas refrigerante comprimido, y dividir el gas refrigerante comprimido en un primero y un segundo refrigerante comprimido; (e) enfriar el primer refrigerante comprimido en la tercera zona de intercambio de calor para proporcionar un primer refrigerante comprimido, enfriado y expandir con trabajo el primer refrigerante comprimido, enfriado para proporcionar un refrigerante expandido con trabajo, frió a una primera presión, y calentar el refrigerante expandido con trabajo, frío en la segunda zona de intercambio de calor para proporcionar refrigeración en la misma para enfriar la corriente de alimentación sustancialmente licuada de la primera zona de intercambio de calor y retirar un refrigerante intermedio de la segunda zona de intercambio de calor; (f) enfriar el segundo refrigerante comprimido mediante el intercambio de calor indirecto con un refrigerante vaporizante para proporcionar un segundo refrigerante comprimido, enfriado, expandir con trabajo el segundo refrigerante comprimido, enfriado para proporcionar un segundo refrigerante expandido con trabajo a una segunda presión más grande que la primera presión, calentar el segundo refrigerante expandido con trabajo en la tercera zona de intercambio de calor para proporcionar refrigeración para enfriar el primer refrigerante comprimido en la misma, y retirar de la misma un refrigerante calentado para proporcionar el segundo gas refrigerante; (g) calentar el refrigerante intermedio en la tercera zona de intercambio de calor para proporcionar refrigeración para enfriar el primer refrigerante comprimido en la misma, y retirar de la misma un refrigerante calentado para proporcionar el primer gas refrigerante; e (h) introducir el primer gas refrigerante en una primera etapa del compresor de refrigerante de multi- etapas e introducir el segundo gas refrigerante en una etapa intermedia del compresor de refrigerante de multi- etapas .
  14. 14. Un método de conformidad con la reivindicación caracterizado porque el segundo sistema de refrigeración opera mediante un método que comprende: (d) comprimir un gas refrigerante para proporcionar el gas refrigerante comprimido y dividir el gas refrigerante comprimido en un primero y un segundo refrigerante comprimido; (e) enfriar el primer refrigerante comprimido en la tercera zona de intercambio de calor para proporcionar un primer refrigerante comprimido, enfriado y expandir con trabajo el primer refrigerante comprimido, enfriado para proporcionar un primer refrigerante expandido con trabajo; (f) enfriar el primer refrigerante expandido con trabajo en la segunda zona de intercambio de calor para proporcionar un primer refrigerante expandido con trabajo, enfriado, expandir con trabajo el primer refrigerante expandido con trabajo enfriado para proporcionar un refrigerante expandido con trabajo, frió, calentar el refrigerante expandido con trabajo frío en la segunda zona de intercambio de calor para proporcionar refrigeración en la misma para enfriar la corriente de alimentación sustancialmente licuada de la primera zona de intercambio de calor, y retirar un refrigerante intermediario de la segunda zona de intercambio de calor; (g) enfriar el segundo refrigerante comprimido mediante el intercambio de calor indirecto con un refrigerante vaporizante para proporcionar un segundo refrigerante comprimido, enfriado, expandir con trabajo el segundo refrigerante comprimido/ enfriado para proporcionar un segundo refrigerante expandido con trabajo, y combinar el segundo refrigerante expandido con trabajo con el refrigerante intermedio para proporcionar un refrigerante combinado; y (h) calentar el refrigerante combinado en la tercera zona de intercambio de calor para proporcionar refrigeración para enfriar el primer refrigerante comprimido en la misma y retirar de la misma el primer gas refrigerante.
  15. 15. Un método de conformidad con la reivindicación caracterizado porque el segundo sistema de refrigeración opera mediante un método que comprende: (d) comprimir un primer gas refrigerante y un segundo gas refrigerante en un compresor de refrigerante de multi-etapas para proporcionar el gas refrigerante comprimido; (e) enfriar el gas refrigerante comprimido en la tercera zona de intercambio de calor para proporcionar un primer refrigerante comprimido, enfriado, expandir con trabajo el primer refrigerante comprimido, enfriado para proporcionar un primer refrigerante expandido con trabajo, frío a una primera presión, y dividir el primer refrigerante expandido con trabajo, frió en un primero y un segundo refrigerante frió; (f) calentar el primer refrigerante frió en la tercera zona de intercambio de calor para proporcionar refrigeración para enfriar el primer refrigerante comprimido en la misma y retirar de la misma un refrigerante calentado para proporcionar el segundo gas refrigerante; (g) enfriar el segundo refrigerante frió en la segunda zona de intercambio de calor para proporcionar un segundo refrigerante comprimido, enfriado, expandir con trabajo el segundo refrigerante comprimido, enfriado para proporcionar un segundo refrigerante expandido con trabajo a una segunda presión que es menor que la primera presión; (h) calentar el segundo refrigerante expandido con trabajo en la segunda zona de intercambio de calor para proporcionar refrigeración en la misma para enfriar la corriente de alimentación sustancialmente licuada de la primera zona de intercambio de calor y proporcionar refrigeración para enfriar el primer refrigerante comprimido en la tercera zona de intercambio de calor, y retirar de la misma un refrigerante calentado para proporcionar el primer gas refrigerante; e (i) introducir el primer gas refrigerante en una primera etapa del compresor de refrigerante de multi-etapas e introducir el segundo gas refrigerante en una etapa intermedia del compresor de refrigerante de multi- etapas .
  16. 16. Un método de conformidad con la reivindicación caracterizado porque el segundo sistema de refrigeración opera mediante un método que comprende: (d) comprimir un gas refrigerante para proporcionar el gas refrigerante comprimido, y dividir el gas refrigerante comprimido en un primero y un segundo refrigerante comprimido; (e) enfriar el primer refrigerante comprimido en la tercera zona de intercambio de calor para proporcionar un primer refrigerante comprimido, enfriado y expandir con trabajo el primer refrigerante comprimido, enfriado para proporcionar un primer refrigerante expandido con trabajo, frió, calentar el primer refrigerante expandido con trabajo, frió en la segunda zona de intercambio de calor para proporcionar refrigeración en la misma para enfriar la corriente de alimentación sustancialmente licuada de la primera zona de intercambio de calor, y formar un refrigerante parcialmente calentado en la segunda zona de intercambio de calor; (f) enfriar el segundo refrigerante comprimido mediante el intercambio de calor indirecto con un refrigerante vaporizante para proporcionar un refrigerante enfriado intermedio, además enfriar el refrigerante enfriado intermedio en la tercera zona de intercambio de calor para proporcionar un segundo refrigerante comprimido, enfriado, y expandir con trabajo el segundo refrigerante comprimido, enfriado para proporcionar un segundo refrigerante expandido con trabajo; (g) combinar el segundo refrigerante expandido con trabajo, frió y el refrigerante parcialmente calentado para proporcionar un refrigerante intermedio combinado, calentar el refrigerante intermedio combinado en la segunda zona de intercambio de calor para proporcionar refrigeración adicional en la misma para enfriar la corriente de alimentación sustancialmente licuada de la primera zona de intercambio de calor, y retirar un refrigerante parcialmente calentado de la segunda zona de intercambio de calor; y (h) calentar el refrigerante parcialmente calentado en la tercera zona de intercambio de calor para proporcionar refrigeración para enfriar el primer refrigerante comprimido y el segundo refrigerante comprimido en la misma, y retirar de la misma un refrigerante calentado para proporcionar el primer gas refrigerante .
  17. 17. Un método de conformidad con la reivindicación caracterizado porque el segundo sistema de refrigeración opera mediante un método que comprende: (d) comprimir un primer gas refrigerante y un segundo gas refrigerante en un compresor de refrigerante de multi-etapas para proporcionar el gas refrigerante comprimido; (e) enfriar el gas refrigerante comprimido en la tercera zona de intercambio de calor para proporcionar un refrigerante comprimido, enfriado y dividir el refrigerante comprimido, enfriado en un primero y un segundo refrigerante enfriado; (f) expandir con trabajo el primer refrigerante enfriado para proporcionar un primer refrigerante expandido con trabajo a una primera presión, calentar el primer refrigerante expandido con trabajo en la segunda y tercera zona de intercambio de calor para proporcionar refrigeración en la segunda zona de intercambio de calor para enfriar la corriente de alimentación sustancialmente licuada de la primera zona de intercambio de calor y la refrigeración en la tercera zona de intercambio de calor para enfriar el primer refrigerante comprimido en la tercera zona de intercambio de calor, y retirar de la tercera zona de intercambio de calor un refrigerante calentado para proporcionar el segundo gas refrigerante; (g) enfriar el segundo refrigerante enfriado en la segunda zona de intercambio de calor para proporcionar un segundo refrigerante comprimido, enfriado, expandir con trabajo el segundo refrigerante comprimido, enfriado para proporcionar un segundo refrigerante expandido con trabajo a una segunda presión que es menor que la primera presión; (h) calentar el segundo refrigerante expandido con trabajo en la segunda y la tercera zona de intercambio de calor para proporcionar refrigeración en la segunda zona de intercambio de calor para enfriar la corriente de alimentación enfriada y la refrigeración en la tercera zona de intercambio de calor para enfriar el primer refrigerante comprimido, y retirar de la tercera zona de intercambio de calor un refrigerante calentado para proporcionar el primer gas refrigerante; e (i) introducir el primer gas refrigerante en una primera etapa del compresor refrigerante de multi-etapas e introducir el segundo gas refrigerante en una etapa intermedia del compresor de refrigerante de multi- etapas .
  18. 18. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el gasto de flujo de una corriente de refrigerante comprimida que es enfriada en la tercera zona de intercambio de calor es menor que el gasto de flujo total de una o más corrientes de refrigerante expandidas con trabajo que son calentadas en la tercera zona de intercambio de calor.
  19. 19. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el primer sistema de refrigeración opera independientemente del segundo sistema de refrigeración.
  20. 20. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el enfriamiento del gas de alimentación en la primera zona de intercambio de calor se efectúa mediante un método que comprende : (d) comprimir y enfriar un gas refrigerante que contiene uno o más componentes para proporcionar un refrigerante enfriado y por lo menos parcialmente condensado; (e) reducir la presión del refrigerante enfriado y por lo menos parcialmente condensado para proporcionar un refrigerante vaporizante y enfriar el gas de alimentación mediante el intercambio de calor indirecto con el refrigerante vaporizante en la primera zona de intercambio de calor para proporcionar la corriente de alimentación sustancialmente licuada y el gas refrigerante de (d) .
  21. 21. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el gas de alimentación se enfria antes de la primera zona de intercambio de calor mediante el intercambio de calor " indirecto con un refrigerante vaporizante.
  22. 22. Un método de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque por lo menos una porción del enfriamiento del gas refrigerante en (d) se proporciona mediante el intercambio de calor indirecto con un refrigerante vaporizante.
  23. 23. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque además comprende proporcionar refrigeración adicional a la tercera zona de intercambio de calor mediante el calentamiento en la misma de una porción del uno o más refrigerantes proporcionados en el primer sistema de refrigeración. 24. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque además comprende proporcionar refrigeración adicional a la primera zona de intercambio de calor mediante el calentamiento en la misma de una porción de refrigerante enfriado intermedio proporcionado en el segundo sistema de refrigeración. 25. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el gas de alimentación comprende gas natural. 26. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el uno o más refrigerantes proporcionados en el primer sistema de ref igeración se seleccionan del grupo que consiste de nitrógeno, hidrocarburos que contienen uno o más átomos de carbono y halocarbonos que contienen uno o más átomos de carbono . 27. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el gas refrigerante en el segundo sistema de refrigeración comprende uno o más componentes seleccionados del grupo que consiste de nitrógeno, argón, metano, etano y propano . 28. Un sistema para licuefacción de gas mediante un proceso de la reivindicación 1, caracterizado porque comprende : (a) un primer sistema de refrigeración y un primer medio de intercambio de calor para enfriar un gas de alimentación mediante el intercambio de calor indirecto con uno o más refrigerantes proporcionados por el primer sistema de ref igeración con el fin de proporcionar una corriente de alimentación sustancialmente licuada; (b) un segundo sistema de refrigeración de circuito cerrado y un segundo medio de intercambio de calor para el enfriamiento adicional de la corriente de alimentación sustancialmente licuada mediante el intercambio de calor indirecto con uno o más refrigerantes expandidos con trabajo, fríos, proporcionados por el segundo sistema de refrigeración con el fin de proporcionar una corriente de alimentación sustancialmente licuada, adicionalmente enfriada; (c) medios de compresión de gas para comprimir una o más corrientes de gas refrigerante y un tercer medio de intercambio de calor para enfriar una o más corrientes de gas de refrigerante comprimidas del segundo sistema de refrigeración; (d) dos o más expansores para expandir con trabajo las corrientes de gas refrigerante comprimidas, enfriadas del segundo sistema de refrigeración para proporcionar dos o más corrientes de refrigerante expandidas con trabajo, frías; y (e) medios de tubería para transferir una de las dos o más corrientes de refrigerante expandidas con trabajo, frías al segundo medio de intercambio de calor y para transferir otra de las dos o más corrientes de refrigerante expandidas con trabajo, frías al segundo o tercer medio de intercambio de calor. 29. Un sistema de conformidad con la reivindicación 28, caracterizado porque que tiene componentes para conducir un método como es reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones 2 a
  24. 24. RESUMEN DE LA INVENCION y El gas es licuado mediante un método que compre de enfriar un gas de alimentación (1) mediante un primer sistema de refrigeración (45, 47, 49, 51, 53, 21, 55, 57, 23, 21) en una primera zona de intercambio de calor (21) y retirar una corriente de alimentación sustancialmente licuada (25) de la misma, además enfriar la corriente de alimentación sustancialmente licuada en una segunda zona de intercambio de calor (27) mediante el intercambio de calor indirecto con una o más corrientes de refrigerante expandidas con trabajo (29) proporcionadas por un segundo sistema de refrigeración (81, 83, 59, (i) 61, 63, 31, 29, 27, 67 & (ii) 69, 71, 73, 75, 77 & 79, 63) y retirar de la misma una corriente de alimentación sustancialmente licuada, adicionalmente enfriada (33) . Por lo menos una de las una o más corrientes de refrigerante expandidas con trabajo se proporciona al comprimir (83) uno o más gases refrigerantes (81) para proporcionar una corriente de refrigerante comprimida (59) , enfriar toda o una porción (61) de la corriente de refrigerante comprimida (59) en una tercera zona de intercambio de calor (63) para proporcionar una corriente de refrigerante comprimida, enfriada (65) y expandir con trabajo (31) la corriente de refrigerante comprimida, enfriada (65) para proporcionar una de las una o más corrientes de refrigerante expandidas con trabajo (29) . El gasto de flujo de una corriente de refrigerante expandida con trabajo (29) en la segunda zona de intercambio de calor (27) es menor que el gasto de flujo total de una o más corrientes de refrigerante expandidas con trabajo (67 + 77 = 79) en la tercera zona de intercambio de calor (63) o el servicio de refrigeración adicional se proporciona a la tercera zona de intercambio de calor mediante un tercer sistema de refrigeración (Fig. 9; 911, 913, 905, 903, 907, 909, 903) .
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