NO312317B1 - Fremgangsmåte ved kondensering av en trykksatt gasström som er rik på metan - Google Patents

Description

Oppfinnelsens område

Denne oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte av den art som er angitt i krav 1's ingress ved kondensering av en trykksatt gasstrøm som er rik på metan.

Oppfinnelsens bakgrunn

På grunn av dens rene brennkvaliteter og hensiktsmessighet har naturgass i løpet av de senere årene fått en stor anvendelse. Mange naturgasskilder er lokalisert i fjerne om-råder i stor avstand fra ethvert kommersielt marked for gassen. Noen ganger er en rørledning tilgjengelig for transport av produsert naturgass til et kommersielt marked. Dersom en rørledning for transport av naturgass ikke er hensiktsmessig, prosesseres ofte naturgass over i kondensert naturgass (som kalles "LNG") for transport til marke-det.

Ett av de karakteristiske trekkene ved et LNG-anlegg er de store kapitalinvesteringene som er nødvendige for anlegget. Utstyret som anvendes for å kondensere naturgass, er vanligvis relativt kostbart. Kondenseringsanlegget er bygget opp av flere basissystemer, inkludert gassbehandling for å fjerne urenheter, kondensering, kjøling, kraftinnretninger og lagrings- og skipsopplastingsanordninger. Selv om kostnadene for et LNG-anlegg kan variere avhengig av anleggets lokalisering, koster et typisk konvensjonelt LNG-prosjekt fra 5 milliarder US-dollar til 10 milliarder US-dollar, inkludert feltutviklingskostnader. Anleggets kjølesystem kan stå for opptil 30 % av kostnadene.

Ved utviklingen av et LNG-anlegg er tre av de viktigste vurderingene: (1) valget av kondenseringssyklus, (2) mate-rialene som skal anvendes i beholdere, rør og annet utstyr, og (3) prosesstrinnene for å omdanne naturgassfødestrøm til

LNG.

LNG-kjølesystemer er kostbare fordi mye kjøling er påkrevd for å kondensere naturgass. En typisk naturgasstrøm kommer inn i et LNG-anlegg ved trykk fra ca. 483 0 kPa til ca. 7600 kPa og temperaturer fra ca. 20°C til ca. 40°C. Naturgass, som hovedsakelig består av metan, kan ikke kondenseres kun ved å øke trykket, hvilket er tilfelle for tyngre hydrokarboner som benyttes i energihenseende. Den kritiske temperaturen til metan er -82,5°C. Dette betyr at metan kun kan kondenseres under den temperaturen uavhengig av trykket som påføres. Siden naturgass er en blanding av gasser, vil den kondenseres over et temperaturområde. Den kritiske temperaturen til naturgass er typisk mellom ca.-85°C og -62°C. Naturgassammensetninger ved atmosfærisk trykk vil typisk kondensere i temperaturområdet mellom ca. -165°C og -155°C. Siden kjøleutstyret representerer en signifikant del av LNG-utstyrskostnadene, er vesentlig innsats brukt på å redusere kjølekostnader.

Selv om mange kjølesykluser er anvendt for å kondensere naturgass, er de tre mest vanlige typene som anvendes i LNG-anlegg i dag: (1) "kaskadesyklus", som anvender flere en-keltkomponentkjølemedier i varmevekslere arrangert for pro-gressivt å redusere temperaturen i gassen til en konden-seringstemperatur, (2) "ekspansjonssyklus", som ekspanderer gassen fra et høyt trykk til et lavt trykk med en korre-sponderende reduksjon i temperatur, og (3) "multikomponent-kjølesyklus", som anvender et flerkomponentkjølemedium i spesielt konstruert vekslere. De fleste naturgasskonden-seringssykluser nytter variasjoner eller kombinasjoner av disse tre basistypene.

Et blandet kjølesystem involverer sirkulasjonen av en fler-komponentkjølestrøm vanligvis etter forkjøling til ca.

-3 5°C med propan. Et typisk flerkomponentsystem vil omfatte metan, etan, propan og eventuelt andre lette komponenter. Uten forkjøling med propan kan tyngre komponenter, så som butaner og pentaner, inkluderes i flerkomponentkjølemediet. Forløpet til den blandede kjølemediumsyklusen er slik at varmevekslerne i prosessen rutinemessig må takle en strøm av et tofasekjølemedium. Dette nødvendiggjør anvendelse av

store spesialiserte varmevekslere. Blandede kjølemedier ut-viser den ønskede kondenseringsegenskap over et stort temperaturområde, hvilket tillater konstruksjon av varmeveks-lersystemer som er termodynamisk mer virksomme enn enkelt-komponentkjølesystemer. Eksempler på flerkomponentkjøle-prosesser beskrives i US-patenter nr. 5 502 972, 5 497 626, 3 763 638 og 4 586 942.

Materialer som anvendes i konvensjonelle LNG-anlegg, bidrar også til anleggskostnadene. Beholdere, rør og annet utstyr som anvendes i LNG-anleggene, lages vanligvis minst til en viss grad av aluminium, rustfritt stål eller stål med høyt nikkelinnhold for å tilveiebringe den nødvendige styrken og bruddstyrken ved lave temperaturer.

I konvensjonelle LNG-anlegg må vann, karbondioksid, svovel - inneholdende forbindelser, så som hydrogensulfid og andre sure gasser, n-pentan og tyngre hydrokarboner, inkludert benzen, i hovedsak fjernes fra naturgassbehandlingen ned til ppm-nivåer. Noen av disse forbindelsene vil fryse og forårsake problemer med tetting i prosessutstyret. Andre forbindelser, så som dem inneholdende svovel, fjernes vanligvis for å møte salgsspesifikasjoner. I et konvensjonelt LNG-anlegg er gassbehandlingsutstyr nødvendig for å fjerne karbondioksid og sure gasser. Gassbehandlingsanlegget anvender vanligvis en kjemisk og/eller fysikalsk løsemiddel-regenerativ prosess, hvilket nødvendiggjør en vesentlig ka-pitalinvestering. Driftskostnadene er også høye. Tørr-sjiktsdehydratorer, så som molekylsikter, kreves for å fjerne vanndampen. En skrubbekolonne og fraksjoneringsut-styr anvendes vanligvis for å fjerne de hydrokarbonene som har en tendens til å forårsake problemer med tetting. Kvikksølv fjernes også i konvensjonelt LNG-anlegg, siden det kan forårsake defekter i utstyr konstruert i aluminium. I tillegg fjernes en stor del av nitrogenet som kan være til stede i naturgass etter prosessering, siden nitrogen ikke forblir i væskefasen under transport av konvensjonell LNG, og siden nitrogendamp i LNG-beholdere ved levering er uønsket.

I industrien er det fremdeles behov for en forbedret fremgangsmåte for kondensering av naturgass som minimerer meng-den av kjøleutstyr og nødvendig prosesskraft.

Sammendrag

Oppfinnelsen vedrører således en forbedret fremgangsmåte for kondensering av en fødegasstrøm som er rik på metan, hvor gasstrømmen kondenseres i en varmeveksler. Fremgangsmåten er særpreget ved det som er angitt i krav l's karak-teriserende del, nemlig at varmevekselen kjøles av et lukket kretsflerkomponentkjølesystem (45) for å gi et metanrikt væskeprodukt (29) med en temperatur over ca. -112°C og et trykk tilstrekkelig til at væskeproduktet er ved eller under dets boblepunkt, og å introdusere væskeproduktet til en lagringsanordning (50) ved en temperatur over ca.-112°C.

Ytterligere trekk fremgår av kravene 2-21.

I en annen utforming av oppfinnelsen inneholder fødegassen komponenter som er tyngre enn metan, av hvilke hoveddelen av de tyngre hydrokarbonene fjernes gjennom en fraksjoneringsprosess før kondenseringen ved flerkomponentkjøling.

I enda en annen utforming av oppfinnelsen kan en avdampet gass som skyldes fordamping fra en kondensert naturgass, tilsettes fødegassen for kondensering gjennom flerkompo-nentkjølingen for å gi PLNG.

Fremgangsmåten i foreliggende oppfinnelse kan anvendes både for den første kondenseringen av en naturgass ved tilfør-selskilden for lagring og transportering og for å rekondensere naturgassdampen avgitt under lagring og skipslasting. Ifølge dette er ett mål ved denne oppfinnelsen å tilveiebringe et forbedret kondenseringssystem for kondensering eller rekondensering av naturgass. Et annet mål ved denne oppfinnelsen er å tilveiebringe et forbedret kondenseringssystem hvor vesentlig mindre kompresjonskraft er nødvendig i forhold til tidligere kjente systemer. Enda et annet mål ved oppfinnelsen er å tilveiebringe en forbedret konden-seringsprosess som er økonomisk og virksom i drift. Lav-temperaturkjølingen i konvensjonelle LNG-prosesser er meget kostbar sammenlignet med den relativt lite omfattende kjø-ling som er nødvendig ved produksjonen av PLNG ifølge utfø-relsen av denne oppfinnelsen.

Kort beskrivelse av figurene

Foreliggende oppfinnelse og dens fordeler vil forstås bedre ved henvisning til den følgende detaljerte beskrivelse og de vedlagte figurene, hvilke er skjematiske flytdiagrammer over representative utforminger av denne oppfinnelsen. Figur 1 er et skjematisk flytdiagram over én utforming av denne oppfinnelsen som viser et lukket krets-flerkomponent-kjølesystem for å gi PLNG. Figur 2 er et skjematisk flytdiagram over en andre utforming av denne oppfinnelsen, der naturgassen fraksjoneres før kondensering til PLNG. Figur 3 er et skjematisk flytdiagram over en tredje utforming av denne oppfinnelsen, der et lukket krets-enkeltkompo-nentkjølesystem anvendes for å forkjøle naturgasstrømmen før kondensering til PLNG. Figur 4 er et skjematisk flytdiagram over en fjerde utforming av denne oppfinnelsen, der et lukket krets-flerkompo-nentkjølesystem forkjøler en naturgassfødestrøm før fraksjonering, og der kjølesystemet også kondenserer naturgassfødestrømmen for å gi PLNG. Figur 5 er et skjematisk flytdiagram over en femte utforming av denne oppfinnelsen, der naturgass fraksjoneres og deretter kondenseres i en varmeveksler som er kjølt av et andre lukket krets-kjølesystem som anvender både flerkomponentvæske og f lerkomponentdamp som kjølemedier. Den avdampede gassen rekondenseres med kun damp fra flerkomponent-kjølesystemet. Figur 6 er et skjematisk flytdiagram over en sjette utforming av denne oppfinnelsen, der avdampet gass og en naturgassfødestrøm blandes før kondensering ved et flerkompo-nentkjølesystem for å gi PLNG. Figur 7 er et skjematisk flytdiagram over en sjuende utforming av denne oppfinnelsen, der fødenaturgass fraksjoneres og deretter kondenseres i en varmeveksler som kjøles av et andre lukket krets-kjølesystem som anvender både flerkomponentvæske og flerkomponentdamp som kjølemedier. Figur 8 er et skjematisk flytdiagram over en ekspansjonsprosess som anvendes i utformingene illustrert i figurene 2, 5, 6 og 7. Figur 9 er et skjematisk flytdiagram over et foretrukket flerkomponentkjølesystem som anvendes i utformingene illustrert i figurene 1, 2, 3, 4 og 6. Figur 10 er et skjematisk flytdiagram over et foretrukket flerkomponentkjølesystem som anvendes i utformingene illustrert i figurene 5 og 7.

Flytdiagrammene illustrert i figurene presenterer ulike utforminger for utførelse av fremgangsmåten av denne oppfinnelsen. Figurene er ikke ment å utelukke andre utforminger fra omfanget av oppfinnelsen, som er resultatet av normale og forventede modifikasjoner av disse spesifikke utformingene. Flere nødvendige undersystemer, så som pumper, ven-tiler, strømningsblandere, reguleringssystemer og sensorer er utelukket fra figurene for forenkling av presentasjonen.

Beskrivelse av de foretrukne utformingene

Denne oppfinnelsen anvender et f lerkomponentkjølesystem for å kondensere naturgass for å gi et metanrikt væskeprodukt med en temperatur over ca. -112°C og et trykk tilstrekkelig til at væskeproduktet er ved eller under dets boblepunkt. Dette metanrike produktet betegnes av og til i beskrivelsen som trykksatt, flytende naturgass (PLNG). Med betegnelsen "boblepunkt" menes den temperaturen og det trykket der væsken begynner å omdannes til gass. Dersom et gitt volum PLNG f .eks. holdes ved konstant trykk, men mens temperaturen økes, er den temperaturen der bobler av gass begynner å dannes i PLNG boblepunktet. Dersom et gitt volum PLNG tilsvarende holdes ved konstant temperatur, men trykket reduseres, definerer det trykket der gass begynner å dannes boblepunktet. Ved boblepunktet er blandingen mettet væske.

Anvendelse av et flerkomponentkjølesystem ifølge foreliggende oppfinnelse krever mindre kraft ved kondensering av naturgassen enn flerkomponentprosessene som er anvendt tidligere, og utstyret som anvendes i prosessen i denne oppfinnelsen, kan lages av mindre kostbare materialer. Til sammenligning krever tidligere teknikker som produserer LNG ved atmosfærisk trykk med temperaturer så lave som -160°C, at minst deler av prosessutstyret lages av kostbare materialer for sikker drift.

Energien som er nødvendig for kondensering av naturgassen i utførelsen av denne oppfinnelsen, er vesentlig lavere enn energikravene i et konvensjonelt LNG-anlegg. Reduksjonen i

nødvendig kjøleenergi i prosessen av denne oppfinnelsen fø-rer til en stor reduksjon i kapitalkostnader, proporsjonalt lavere driftskostnader og økt virkning og pålitelighet, som således fremmer økonomien ved produksjonen av kondensert

naturgass.

Ved drift stry kkene og temperaturene i foreliggende oppfinnelse kan ca. 3,5 vekt% nikkelstål anvendes i rør og utstyr i de kaldeste driftsområdene av kondenseringsprosessen, hvorved det mer kostbare 9 vekt% nikkel eller aluminium vanligvis er nødvendig for det samme utstyret i en konvensjonell LNG-prosess. Dette representerer en annen vesentlig kostreduksjon for prosessen i denne oppfinnelsen sammenlignet med tidligere LNG-prosesser.

Den første vurderingen i kryogen prosessering av naturgass er kontaminering. Den ubehandlede naturgass føden egnet for prosessen i oppfinnelsen, kan omfatte naturgass fra en rå-oljebrønn (assosiert gass) eller fra en gassbrønn (ikke-assosiert gass). Sammensetningen av naturgass kan variere i stor grad. Som benytter heri, inneholder en naturgasstrøm metan (C^) som en hovedkomponent. Naturgassen inneholder typisk også etan (C2) , høyere hydrokarboner (C3+) og mindre mengder kontaminanter, så som vann, karbondioksid, hydrogensulfid, nitrogen, butan, hydrokarboner med 6 eller flere karbonatomer, smuss, jernsulfid, voks og råolje. Løselig-heten av disse kontaminantene varierer med temperatur, trykk og sammensetning. Ved kryogene temperaturer kan C02, vann og andre kontaminanter danne faststoffer, hvilke kan tette strømningskanaler i kryogene varmevekslere. Disse po-tensielle problemene kan unngås ved å fjerne slike kontaminanter dersom betingelser som ligger innenfor fastfase-temperatur-trykkfasegrensene for deres rene komponent for-utses. I den følgende beskrivelse av oppfinnelsen antas det at naturgasstrømmen er passende behandlet for å fjerne sul-fider og karbondioksid, og tørket for å fjerne vann ved anvendelse av konvensjonelle og velkjente prosesser for å gi en "søt, tørr" naturgasstrøm. Dersom naturgasstrømmen inneholder tyngre hydrokarboner som kan fryse ut under kondenseringen, eller dersom de tyngre hydrokarbonene er uønsket i PLNG, kan disse fjernes ved en fraksjoneringsprosess før dannelsen av PLNG, som beskrives mer i detalj under.

Én fordel med foreliggende oppfinnelse er at de høyere driftstemperaturene muliggjør at naturgassen kan ha høyere konsentrasjoner av frysbare komponenter enn hva som ville vært mulig i en konvensjonell LNG-prosess. I et konvensjonelt LNG-anlegg som produserer LNG ved -16 0°C, må f.eks.

C02 komme under ca. 50 ppm for å unngå f ryseproblemer. I kondenseringsprosessen i denne oppfinnelsen kan til sammenligning naturgassen inneholde nivåer opp mot ca. 1,4 mol% C02 ved temperaturer på -112°C og ca. 4,2% ved -95°C uten å forårsake fryseproblemer.

I tillegg behøver moderate mengder nitrogen i naturgassen ikke å fjernes i prosessen av denne oppfinnelsen fordi nitrogen vil forbli i væskefasen med de kondenserte hydrokarbonene ved driftstrykkene og temperaturene i foreliggende oppfinnelse. Muligheten til å redusere, eller i noen tilfeller utelate, utstyret som var nødvendig for gassbehandling og nitrogenrensing, representerer vesentlige tek-niske og økonomiske fordeler. Disse og andre fordeler ved oppfinnelsen vil forstås bedre ved henvisning til figurene.

I figur 1 kommer en trykksatt naturgassfødestrøm 10 inn i kondenseringsprosessen med et trykk over ca. 1724 kPa og

mer foretrukket over ca. 4827 kPa, og fortrinnsvis ved temperaturer under 40°C; ulike temperaturer og trykk kan imidlertid anvendes om ønskelig, og systemet kan hensiktsmessig modifiseres ifølge dette av fagpersoner som tar hensyn til beskrivelsene i denne oppfinnelsen. Dersom gasstrømmen 10 er under ca. 1724 kPa, kan den trykksettes ved en egnet kompresjonsanordning (ikke vist) som kan omfatte én eller flere kompressorer.

Naturgassfødestrømmen 10 ledes til en kjøler 26, som kan være ethvert konvensjonelt kjølesystem som kjøler natur-gasstrømmen til en temperatur under ca. 30°C. Kjølingen effektueres fortrinnsvis av varmeveksling med luft eller vann. Den avkjølte strømmen 11 som utløper fra fødekjøleren 26, transporteres til en første kjølesone 33a av en konvensjonell flerkomponentvarmeveksler 33, hvilken er kommersielt tilgjengelig og kjent blant fagpersoner. Denne oppfinnelsen er ikke begrenset til en spesiell type varmeveksler, men grunnet økonomi foretrekkes plate-kjøleribbe, spi-ralspunnet, og kaldboksvarmevekslere. Alle strømmer som inneholder både væske- og dampfaser som sendes til varmevekslere, har fortrinnsvis både væske- og dampfaser likt dis-tribuert over tverrsnittsarealet av kanalene de kommer inn i. For å oppnå dette foretrekkes det å tilveiebringe dis-tribusjonsapparatur for individuelle damp- og væskestrøm-mer. Separatorer kan legges til flerfasestrømmene ved behov for å dele strømmene i væske- og dampstrømmer. Separatorene kan f.eks. tillegges strømmene 18 og 24 i figur 1 (slike separatorer er ikke vist i figur 1) før strømmene 18 og 24 kommer inn i henholdsvis kjølesonene 33a og 33b.

Varmeveksleren 33 kan ha én eller flere kjølesoner, fortrinnsvis minst to. Varmeveksleren 33 vist i figur 1 har to kjølesoner 33a og 33b. Naturgassen i strøm 11 kondenseres i kjølesone 33a gjennom varmeveksling med kjølemedium fra flerkomponentkjølesystem 45, som i denne beskrivelsen betegnes som MCR(multi-component refrigeration)-system 45.

En foretrukket utforming av et MCR-system 45 er vist i figur 9, som diskuteres mer i detalj under. Kjølemediet i MCR-systemet er laget av en blanding av hydrokarboner som f .eks. kan inkludere metan, etan, propan, butaner og pentaner. Et foretrukket kjølemedium har den følgende sammensetning på mol%-basis: metan (25,8 %), etan (50,6 %), propan (1,1 %), i-butan (8,6 %), n-butan (3,7 %), i-pentan (9,0 %) og n-pentan (1,2 %). Konsentrasjonen av MCR-forbindelsene kan justeres for å tilpasses kjøle- og kondenser-ingskarakteristikaene til fødegassen som kjøles og de kryogene temperaturkravene til kondenseringsprosessen. Som et eksempel på temperatur og trykk som er passende for lukket krets-MCR-kjølesystemet, ledes flerkomponentkjølemediet i linje 27 ved 345 kPa og 10°C til konvensjonell komprimering og kjøling i MCR-system 45 for å gi en flerkomponent-fluidstrøm 18 med et trykk på 1207 kPa og en temperatur på 13,3°C. Strøm 18 kjøles i kjølesone 33a, og kjøles ytterligere i kjølesone 3 3b for å gi en kald strøm 23 som strøm-mer ut av kjølesone 3 3b ved en temperatur på -99°C. Strøm 23 ekspanderes deretter over en konvensjonell Joule-Thomson-ventil 46 for å gi en strøm 24 ved 414 kPa og -108°C. Strøm 24 varmes deretter i kjølesone 33b og deretter ytterligere i kjølesone 33a for å gi strøm 27 ved 10°C og 345 kPa. Flerkomponentkjølemediet resirkuleres deretter i lukket krets-kjølesystemet. I kondenseringsprosessen illustrert i figur 1 er MCR-system 45 det eneste lukket krets-kjølesystemet som anvendes for å produsere PLNG.

Kondensert naturgasstrøm 19 er PLNG ved en temperatur over ca. -112°C og et trykk tilstrekkelig til at væskeproduktet er ved eller under dets boblepunkt. Dersom trykket i strøm 19 er høyere enn trykket nødvendig for å holde strøm 10 i en væskefase, kan strøm 19 eventuelt ledes gjennom én eller flere ekspansjonsanordninger, så som en hydraulisk turbin 34, for å gi et PLNG-produkt med lavere trykk, men fremdeles med en temperatur over ca. -112°C og et trykk tilstrekkelig til at væskeproduktet er ved eller under dets boblepunkt. PLNG sendes deretter i linjene 20 og 29 til en passende lagrings- eller transportanordning 50, så som en rørledning, stasjonær lagringstank eller en frakter, så som et PLNG-skip, transportvogn eller jernbanevogn.

Ved lagring, transport og behandling av kondensert naturgass kan det forekomme en stor del avdamp som skyldes fordamping av en kondensert naturgass. Denne oppfinnelsen er særlig velegnet ved kondensering av avdampet gass fra PLNG. Prosessen i denne oppfinnelsen kan eventuelt rekondensere slike avdampede gasser. I figur 1 introduseres avdampet gass til prosessen i denne oppfinnelsen gjennom linje 22. En del av strøm 22 kan eventuelt tas ut og ledes gjennom kjølesone 33a for å varme den uttatte avdampede gassen for senere bruk som brennstoff, og for å gi ekstra kjøling i kjølesone 3 3a. Den gjenværende delen av strøm 22 ledes inn i kjølesone 33b, der den avdampede gassen rekondenseres. Den kondenserte naturgassen som kommer ut fra kjølesone 33b (strøm 28) , pumpes av pumpe 36 til trykket til PLNG som kommer ut fra hydraulisk turbin 34 og kombineres deretter med strøm 2 0 og sendes til en passende lagringsanordning 50.

Fluidstrømmene som kommer ut fra hydraulisk turbin 34 og pumpe 36, ledes fortrinnsvis til én eller flere fasesepara-torer (slike separatorer er ikke vist i figurene), hvilke separerer den kondenserte naturgassen fra enhver gass som ikke ble kondensert i prosessen. Driften av slike separatorer er vel kjent blant fagpersoner. Den kondenserte gassen ledes deretter til PLNG-lagringsanordning 50, og gass-fasen fra en faseseparator kan anvendes som brennstoff eller resirkuleres inn i prosessen for kondensering.

Figur 2 illustrerer en annen utforming av oppfinnelsen, og i denne og de andre figurene i denne beskrivelsen har deler med samme nummerering også de samme prosessfunksj onene. Fagpersoner vil imidlertid se at prosessutstyr fra én utforming til en annen kan variere i størrelse og kapasitet til å takle ulike fluidstrømningsrater, temperaturer og sammensetninger. I figur 2 kommer en naturgassf ødes trøm inn i systemet gjennom linje 10 og ledes gjennom en konvensjonell fødekjøler 26. Naturgassen ledes fra fødekjøler 26 til en ekspansjonsprosess 30, der naturgasstrømmen kjøles til en temperatur tilstrekkelig til å kondensere minst en hoveddel av de tyngre hydrokarbonforbindelsene i naturgassen, hvilke kalles naturgassvæsker (natural gas liquids, NGL). NGL inkluderer etan, propan, butan, pentan, isopentan og tilsvarende. Ved trykkene som varierer fra 4137 kPa til 7585 kPa, varierer temperaturene som er nødvendig for å effektuere kondenseringen fra ca. 0°C til ca. -60°C. En foretrukket utforming av en ekspansjonsprosess 3 0 er illustrert i figur 8, hvilken beskrives mer i detalj under. Bunnpro-duktstrømmen 12 fra ekspansjonsprosessen 3 0 ledes til et konvensjonelt fraksjoneringsanlegg 35, og den generelle driften av dette er kjent blant fagpersoner. Fraksjoneringsanlegget 3 5 kan omfatte én eller flere fraksjoneringskolonner (ikke vist i figur 2) som separerer væskebunnstrøm 12 over i forutbestemte mengder av etan, propan, butan, pentan og heksan. Fraksjoneringsanlegget omfatter fortrinnsvis flere fraksjoneringskolonner (ikke vist), så som en avetaniseringskolonne som produserer etan, en avpropani-seringskolonne som produserer propan og en avbutaniserings-kolonne som produserer butan, og der alle kan anvendes som kjølemediumetterfylling i f lerkomponentkjølesystem 45 eller ethvert annet velegnet kjølesystem. Kjølemediumetterfyl-lingsstrømmene vises kollektivt som linje 15 i figur 2. Dersom fødestrøm 10 inneholder høye konsentrasjoner av C02, kan det være at én eller flere av kjølemediumetterfyllings-strømmene 15 må behandles for å fjerne C02 for å unngå po-tensielle tettingsproblemer i kjøleutstyret. Fraksjoneringsanlegg 35 inkluderer fortrinnsvis en C02-fjerningspro-sess dersom COz-konsentrasjonen i kjølesystemet ellers overstiger ca. 3 mol%. Væske tas ut fra fraksjoneringsanlegget 35 som kondensatprodukter, hvilke kollektivt vises som strøm 14 i figur 2. Topps t rømmene fra f raks joner ings-kolonnene i f raks joner ingsanl egg 35 er rike på etan og andre lette hydrokarboner, hvilke kollektivt vises som strøm 13 i figur 2.

En metanrik strøm 16 fra avmetaniseringsenheten 30 kombineres med den etanrike strømmen 13 og ledes som strøm 17 til blandet kjølemediumkjølesone 33a for å kondensere naturgassen. Kjøling til kjølesone 33a tilveiebringes ved konvensjonelt flerkomponentkjølesystem 45, som beskrevet i detalj ovenfor med henvisning til beskrivelsen av MCR-systemet i figur 1. Selv om MCR-kjølemediene sirkulerer i et lukket krets-system, kan etterfyllingskjølemediet oppnås dersom kjølemedier tapes i systemet gjennom lekkasjer fra fraksjoneringsanlegg 35 (linje 15). I kondenseringsprosessen illustrert i figur 2 er flerkomponentkjølesystem 45 det eneste lukket krets-kjølesystemet som anvendes for å kondensere naturgassfødestrøm 10.

Kondensert naturgasstrøm 19 som strømmer ut fra blandet kjølemediumkjølesone 33a, ledes gjennom hydraulisk turbin 34 for å senke trykket i fluidet for å gi PLNG ved en temperatur over ca. -112°C og et trykk tilstrekkelig til at PLNG er ved eller under boblepunktet. Hovedfordeling med denne utformingen er at tunge hydrokarboner kan fjernes ved ekspansjonen, og at kjølemedier kan etterfylles i fraksjoneringsanlegg 35.

Figur 3 illustrerer en annen utforming av oppfinnelsen, der et lukket krets-enkeltkomponentkjølemediumsystem anvendes til å forkjøle naturgasstrømmen 10 før kondensering til PLNG. Prosessen vist i figur 3 er tilsvarende prosessen vist i figur 2, med unntak av at et lukket kretskjølesystem 40 anvendes for å tilveiebringe minst en del av kjølingen i fødekjøler 26, og for å tilveiebringe kjøling i varmeveksler 60. Strøm 11 som kommer ut fra fødekjøler 26, ledes di-rekte til en konvensjonell avmetaniseringsenhet 80 uten behov for en ekspans jonsprosess 30 som anvendes i prosessen i figur 2. Kjølesystem 40 kan være et konvensjonelt lukket

krets-kjølesystem med propan, propen, etan, karbondioksid eller enhver annen velegnet væske som kjølemedium.

I figur 3 kan det flytende kjølemediet i linje 18a fra MCR-system 45 eventuelt kjøles i varmeveksler 70 av kjølemedium i strøm 27 som kommer tilbake til MCR-system 45 fra varmeveksler 33. Strøm 18a kan kjøles ytterligere i varmeveksler 60 av kjølemedium fra kjølemediumsystem 40, som har en kjø-lemediumstrøm 51 som sirkulerer mellom kjølemediumsystem 40 og varmeveksler 60. I denne utformingen overføres en vesentlig del av kjølebehovet til et konvensjonelt renkompo-nent-, lukket krets-kjølemediumsystem 40, så som et propan-system. Selv om ekstra varmevekslere er nødvendig, vil størrelsen og kostnadene for varmeveksler 33 reduseres. Figur 4 illustrerer en annen utforming av fremgangsmåten av denne oppfinnelsen, der lukket krets-f lerkomponentkjøle-system 33 forkjøler en naturgassfødestrøm før fraksjonering, og der kjølesystemet også kondenserer naturgasstrømmen og gir PLNG. En naturgassfødestrøm introduseres til systemet gjennom linje 10 og ledes gjennom en fødekjøler 26, som kjøler og kan delvis kondensere naturgassen. Naturgassen ledes deretter gjennom linje 11 til en første kjølesone 33a i flerkomponentvarmeveksler 33. Varmeveksler 33 har i denne utformingen tre kjølesoner (33a, 33b, 33c) . Den andre kjø-lesonen 33b er lokalisert mellom den første kjølesonen 33a og den tredje kjølesonen 33c og drives ved en lavere temperatur enn den første kjølesonen og ved en høyere temperatur enn den tredje kjølesonen.

Den delvis kondenserte naturgassen kommer ut fra den første kjølesonen 33a og ledes gjennom linje lia til avmetaniseringsenhet 80. Avme tani ser ingsenhet 80 fraksjonerer naturgassen for å gi en metanrik toppstrøm 16 og en bunnstrøm 12. Bunnstrøm 12 ledes til et fraksjoneringsanlegg 35 som er tilsvarende det ovennevnte i beskrivelsen for figur 2.

Den metananrikede strømmen 16 fra avmetaniseringsenhet 3 0 og topproduktstrøm 13 fra fraksjoneringsanlegg 35 kombineres og ledes som strøm 17 til den andre kjølesonen 33b i varmeveksler 33. Strøm 19 som kommer ut fra den andre kjø-lesonen 33b, ledes gjennom én eller flere ekspansjonsanordninger, så som en hydraulisk turbin 34. Hydraulisk turbin 34 gir en kald, ekspandert strøm 20 (PLNG) som ledes til en lagringsanordning 50 ved en temperatur over ca. -112°C og et trykk tilstrekkelig til at væskeproduktet er ved eller under dets boblepunkt.

Avdampet gass som kommer fra fordamping av kondensert naturgass i en lagringsbeholder under transport eller laste-operasjoner, kan eventuelt introduseres gjennom linje 22 til den tredje kjølesonen 33c, der den avdampede gassen rekondenseres. En del av den avdampede gassen kan eventuelt ledes gjennom den andre kjølesonen 33b for å varme den avdampede gassen før den anvendes som brennstoff (strøm 38). Den kondenserte naturgassen som strømmer ut fra kjølesone 33c, pumpes av pumpe 36 til det samme trykket som PLNG i strøm 20 og sendes deretter til lagringsanordning 50.

Utformingen i figur 4 tillater fjerning av tyngre hydrokarboner og kjølemediumetterfylling uten vesentlig trykk-fall, hvilket er nødvendig i utformingen i figur 2, eller et ekstra kjølesystem, så som i utformingen i figur 3.

Figur 5 illustrerer enda en annen utforming av denne oppfinnelsen, der fødenaturgass kjøles i en fødekjøler 26, og der naturgassen kondenseres i en varmeveksler 33 som kjøles av et lukket kretskjølesystem 45 som anvender både flerkomponentvæske og f lerkomponentdamp som kjølemedier. Dette tillater kondensering av avdampet gass kun med flerkomponentdamp. Denne utformingen er tilsvarende utformingen som beskrevet i figur 2, unntatt ved drift av flerkomponent-varmevekslersystem 33. En foretrukket utforming av et MCR-system 45 som anvender både damp og væskekjølemedier, er illustrert i figur 10, som beskrives mer i detalj under.

I figur 5 kommer en naturgassf ødestrøm inn i systemet gjennom linje 10 og ledes gjennom en fødekjøler 26, som omfatter én eller flere varmevekslere som delvis kondenserer naturgassen. I denne utformingen effektueres kjølingen fortrinnsvis ved varmeveksling med luft eller vann. Fødekjøler 26 kjøles eventuelt ved et konvensjonelt lukket krets-kjø-lesystem 4 0 hvori kjølemedier er propan, propylen, etan, karbondioksid eller ethvert annet egnet kjølemedium.

Som et eksempel på temperaturen og trykket som er passende i lukket krets-MCR-system 45, som vist i figur 5, føres

flerkomponentkjølemediet i linje 27 ved 345 kPa og 10°C til MCR-system 4 5 for komprimering og kjøling for å gi en fler-komponentvæskestrøm 18 og en flerkomponentdampstrøm 21, som hver har et trykk på 1207 kPa og en temperatur på 13,3°C. Dampstrøm 21 kjøles ytterligere i kjølesone 3 3a og enda ytterligere i kjølesone 33b for å gi en kald strøm 33 som strømmer ut fra kjølesone 33b ved en temperatur på -99°C. Strøm 23 ekspanderes deretter over en konvensjonell Joule-Thomson-ventil 46 for å gi en strøm 24 ved 414 kPa og -108°C. Strøm 24 varmes deretter i kjølesone 33b og deretter ytterligere i kjølesone 33a for å gi strøm 27 ved 10°C og 345 kPa. Strøm 18 kjøles i kjølesone 33a og ekspanderes

deretter over en konvensjonell Joule-Thonrson-ventil 47. Det ekspanderte fluidet som strømmer ut fra ekspansjonsventil 47, kombineres med strøm 25 og resirkuleres. Denne utformingen har fordelen av at avdampet gass rekondenseres kun ved bruk av MCR-dampen.

Figur 6 illustrerer enda en annen utforming av denne oppfinnelsen som er tilsvarende utformingen illustrert i figur 2, med unntak av at flerkomponentvarmeveksler 33 har kun én kjølesone (33a), og avdampet gass blandes med natur-gasstrømmene 16 og 13 istedenfor at den kondenseres i en

separat kjølesone i varmeveksler 33. Avdampet gass 22 ledes først gjennom kjølesone 33a for å tilveiebringe kjøling for varmere strømmer 17 og 18 som strømmer gjennom varmeveksler 33a. Etter at den strømmer ut fra kjølesone 33a, kan en del av strøm 22 eventuelt tas ut (strøm 38) som brennstoff for å tilveiebringe kraft til PLNG-anlegget. Den andre delen av strøm 22 ledes til en kompressor 39 for å trykksette den avdampede gassen til tilnærmet trykket i gasstrøm 17. Den avdampede gassen (strøm 32) som kommer ut fra kompressor 39, kombineres deretter med strøm 17. Denne utformingen krever ingen blanding av kryogene væsker og kan ha en enk-lere drift enn utformingen illustrert i figur 2.

Figur 7 illustrerer enda en annen utforming av denne oppfinnelsen, der fødegass kjøles i fødekjøler 26, og der naturgassen kondenseres i en f lerkomponentvarmeveksler 33 som kjøles av et lukket krets-kjølesystem 45 som anvender både f lerkomponentvæske (strøm 18) og f lerkomponentdamp (strøm 21) som kjølemedier. Prosesseringen i denne figuren er tilsvarende driften i prosessen illustrert i figur 5, unntatt at minst en del av den avdampede gassen 22 komprimeres i kompressor 39 til tilnærmet trykket av gassen i strøm 16, og den komprimerte avdampstrømmen 32 kombineres med natur-gasstrøm 16. Strøm 17, som inneholder damp fra ekspansjonsprosess 30, damp fra fraksjoneringsanlegg 35 og avdampet gass fra strøm 32, ledes deretter gjennom kjølesoner 33a og 33b i varmeveksler 33 for å kondensere gasstrøm 17 og således gi PLNG (strøm 19) . I figur 7 tas fortrinnsvis en del av strøm 22 ut og ledes gjennom kjølesoner 33b og 33a og strømmer ut fra varmeveksler 33 (strøm 38) for å brukes som brennstoff.

En foretrukket ekspans jonsprosess 3 0 for anvendelse ved ut-førelsen av utformingene av figurene 2, 5, 6 og 7 er illustrert i figur 8. I figur 8 deles gasstrøm 11 i to separate strømmer 100 og 101. Gasstrøm 100 kjøles i varmeveksler 102 av kald restgass i linje 104. Gasstrøm 101 kjøles av varmeveksler 105 for f raks j oner ingskoking som avmetaniserings-væske fra avmetaniseringskolonnne 13 0 strømmer gjennom. Av-kjølte strømmer 100 og 101 rekombineres, og den kombinerte strømmen 103 ledes til en konvensjonell faseseparator 106. Separator 106 deler strøm 103 i væskestrøm 107 og dampstrøm 108. Dampstrøm 108 ekspanderes for å redusere dens trykk som i turboekspansjonsenhet 109. Denne ekspansjonen kjøler gassen ytterligere før den fødes til den øvre delen av av-metaniseringskolonne 80. Den kondenserte væskestrømmen 107 ledes gjennom en Joule-Thomson-ventil 110 for å ekspandere og ytterligere kjøle væskestrømmen 107 før den ledes til avme tani ser ingskolonne 80.

Gjenværende gass fra toppen av avmetaniseringskolonnen 80 transporteres til varmeveksler 102 og ledes gjennom kompressor 111 som drives i det minste delvis av ekspansjons-enhet 109. Den komprimerte, metanrike strømmen 16 som kommer ut fra ekspansjonsprosessen 30, prosesseres videre i samsvar med utførelsen av denne oppfinnelsen. Avmetaniseringsenheten gir en bunnvæskestrøm 12 som hovedsakelig er naturgassvæske (NGL) , hovedsakelig etan, propan, butan, pentan og tyngre hydrokarboner. Andre eksempler på en ekspans jonsprosess 3 0 som er velegnet for anvendelse ved utfø-relsen av denne oppfinnelsen, beskrives i US-patent 4 698 081 og i Gas Conditioning and Processing, vol. 3, of Advanced Techniques and Applications, John M. Campbell and Co., Tulsa, Oklahoma (1982).

Figur 9 illustrerer et skjematisk flytdiagram av et foretrukket MCR-system for anvendelse i utformingene illustrert i figurene 1, 2, 3, 4 og 6. I figur 9 introduseres strøm 27 til en konvensjonell kompressor 150 for å komprimere kjøle-mediet. Fra kompressor 150 kjøles en komprimert strøm 151

ved at den ledes gjennom en konvensjonell kjøler 152, så som en luft- eller vannkjøler, før strøm 151 kommer inn i en konvensjonell faseseparator 153. Damp fra faseseparator 153 ledes som strøm 154 til en kompressor 155. Fra kompressor 155 kjøles den komprimerte kjølemediumdampen (strøm 156) i en konvensjonell kjøler 157 for å gi avkjølt kjøle-mediumstrøm 18. En væskestrøm 158 fra f aseseparator 152 pumpes av pumpe 159 til tilnærmet det samme trykket som ut-løpstrykket fra kompressor 155. Den trykksatte væsken fra pumpe 159 (strøm 160) kombineres med strøm 156 før den kjø-les i kjøler 157.

Figur 10 er et skjematisk flytdiagram over det foretrukne MCR-system 45 for anvendelse i utformingene illustrert i figurene 5 og 7. MCR-systemet som illustreres i figur 10, er tilsvarende MCR-systemet 45 i figur 9, med unntak av at etter at væskekjølemediumstrøm 160 og dampstrøm 156 kombineres og kjøles i kjøler 157, så ledes den avkjølte strøm-men fra kjøler 157 til en konvensjonell faseseparator 161. Damp som forlater separator 161, blir dampstrøm 21, og væske som forlater separator 161, blir væskestrøm 18.

Eksempler

En simulert masse- og energibalanse ble utført for å illu-strere utformingene illustrert i figurene, og resultatene vises i tabellene 1-7 under. Dataene som presenteres i tabellene under, tilveiebringes for å gi en bedre forståelse av utformingene vist i figurene 1-7, men oppfinnelsen er ikke ment begrenset av dette. Temperaturene og strømnings-ratene som vises i tabellene, skal ikke forstås som be-grensninger på oppfinnelsen, hvilken kan ha mange temperaturer og strømningsrater sett i lys av beskrivelsene heri. Tabellene korresponderer med figurene som følger: Tabell 1 korresponderer med figur 1, tabell 2 korresponderer med figur 2, tabell 3 korresponderer med figur 3, tabell 4 korresponderer med figur 4, tabell 5 korresponderer med figur 5, tabell 6 korresponderer med figur 6, og tabell 7 korresponderer med figur 7.

Dataene ble oppnådd ved anvendelse av et kommersielt tilgjengelig prosessimuleringsprogram ved navn HYSYS™, men andre kommersielt tilgjengelige prosessimuleringsprogrammer kan imidlertid anvendes for å gi dataene, inkludert f .eks. HYSIM™, PROII™ og ASPEN PLUS™, som alle er kjent blant fagpersoner.

Dataene som presenteres i tabell 3, antok at utformingene vist i figur 3 hadde et propankjølesystem 40 for å kjøle fødestrømmen 10.

Anvendelse av det grunnleggende prosess f lyt diagrammet vist i figur 3 og anvendelse av den samme fødestrømsammenset-ningen og temperaturen viste at den nødvendige totale kraften installert for å produsere konvensjonell LNG (ved nær atmosfærisk trykk og en temperatur på -160°C) , var mer enn det dobbelte av den totale installerte kraften nødvendig for å produsere PLNG ved anvendelse av utformingen vist i figur 3: 185 680 kW (249 000 hp) for å produsere LNG mot 89 040 kW (119 400 hp) for å produsere PLNG. Denne sammen-ligningen ble utført ved å anvende HYSYS™-prosessimulato-ren.

En fagperson, og især en som har fordel av beskrivelsene i dette patentet, vil se mange modifikasjoner og variasjoner i de spesifikke prosessene beskrevet over. Mange temperaturer og trykk kan f.eks. anvendes i samsvar med oppfinnelsen, avhengig av totalkonstruksjonen av systemet og sammensetningen av fødegass. Fødegasskjøletoget kan også supp-leres eller rekonfigureres, avhengig av totalkonstruksjons-kravene for å oppnå optimal og virksom varmeveksling. Som nevnt ovenfor, er de presenterte eksemplene og utformingene ikke ment å begrense eller innskrenke omfanget av oppfinnelsen, hvilken bestemmes av kravene under og deres ekvi-valenter .

Claims (21)

1. Fremgangsmåte ved kondensering av en trykksatt gass-strøm (10) som er rik på metan, hvor gasstrømmen kondenseres i en varmeveksler (33) , karakterisert ved at varmeveksleren kjøles av et lukket kretsflerkomponentkjølesystem (45) for å gi et metanrikt væskeprodukt (29) med en temperatur over ca. -112°C og et trykk tilstrekkelig til at væskeproduktet er ved eller under dets boblepunkt, og å introdusere væskeproduktet til en lagringsanordning (50) ved en temperatur over ca. -112°C.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved å redusere trykket i væskeproduktet ved anvendelse av en ekspansjonsanordning (34) før introduksjon av væskeproduktet til lagringsanordningen (50) , slik at ekspansjonsanordningen (34) gir en væskestrøm (20) med en temperatur over ca. -112°C og et trykk tilstrekkelig til at væskeproduktet er ved eller under dets boblepunkt .

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved å lede en avdampet gass (22) fra fordamping av kondensert naturgass til varmeveksleren (33), slik at den avdampede gassen minst delvis kondenseres i varmeveksleren (33), og å trykksette (36) den kondenserte, avdampede gassen, slik at den trykksatte, avdampede gassen har en temperatur over ca. -112°C og et trykk tilstrekkelig til at væskeproduktet er ved eller under dets boblepunkt.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at varmeveksleren (33) omfatter en første kjølesone (33a) og en andre kjølesone (33b) som opereres ved en temperatur lavere enn den første kjølesonen, og lede gasstrømmen (10) til den første kjøle-sonen (33a) for kondensering, og lede den avdampede gassen (22) til den andre kjølesonen (33b) for kondensering.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved å ta ut en del av den avdampede gassen (22) før den ledes til varmeveksleren, og å lede den uttatte delen av den avdampede gassen til den før-ste kjølesonen (33a) for å varme opp den uttatte avdampede gassen, og å kjøle gasstrømmen (17) i varmeveksleren (33), og å anvende den oppvarmede uttatte avdampede gassen som brennstoff (38).

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, 3 og 5 karakterisert ved å komprimere (39) den avdampede gass (22) som skyldes fordamping av kondensert naturgass til et trykk tilnærmet til gasstrømmen (17) som fø-des til varmeveksleren (33) , og å kombinere den komprimerte avdampede gassen (22) med gasstrømmen (17) før gasstrømmen ledes til varmeveksleren (33).

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved å lede den tidligere nevn-te avdampede gass (22) som skyldes fordamping av naturgass til varmeveksleren (33) for å kjøle den avdampede gassen, og å komprimere (3 9) den avdampede gassen, og å kombinere den komprimerte avdampede gassen (32) med gasstrømmen (17) , og å lede den kombinerte avdampede gassen og gasstrømmen til varmeveksleren (33) for kondensering.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved å ta ut en del (38) av den avdampede gassen (22) og anvende den uttatte delen som brennstoff etter føring av den avdampede gassen gjennom varme-veksleren (33) og før komprimering (3 9) av den kjøl-te, avdampede gassen.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at varmeveksleren (33) omfatter en første kjølesone (33a), en andre kjølesone (33b) og en tredje kjølesone (33c) , der den andre kjølesonen drives ved en temperatur under temperaturen i den første kjø-lesonen og over temperaturen i den tredje kjølesonen, og som videre omfatter trinnene å lede den avdampede gassen (22) til den tredje kjølesonen (33c) for å kondensere den avdampede gassen, og å ta ut en del av den avdampede gassen før den ledes gjennom den tredje kjølesonen, og å lede den uttatte avdampede gassen gjennom den andre kjølesonen (33b) for å varme den uttatte avdampede gassen, og å bruke den oppvarmede uttatte avdampede gassen som brennstoff (38) .

10. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at gasstrømmen inneholder metan og hydrokarbonkomponenter som er tyngre enn metan, som videre omfatter å fjerne en hoveddel av de tyngre hydrokarbonene ved fraksjonering (80) for å gi en dampstrøm (16) som er rik på metan og en væskestrøm (12) som er rik på de tyngre hydrokarbonene, der dampstrømmen deretter kondenseres i varmeveksleren (33).

11. Fremgangsmåte ifølge krav 10, karakterisert ved at væskestrømmen (12) som er rik på hydrokarboner fraksjoneres (35) ytterligere for å gi en damp som er rik på etan (13) , som kombineres med den metanrike strømmen (16) i krav 7.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 10, karakterisert ved å kjøle (33a) fødestrømmen (10) før fraksjonering (80) av fødestrømmen.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at varmeveksleren (33) omfatter en første kjølesone (33a) og en andre kjølesone (33b) , der den første kjølesonen kjøles ved å lede et fler-komponentkjølemedium (18) gjennom den første kjølesonen (3 3a) for å kjøle det flytende kjølemediet, og å lede det flytende kjølemediet gjennom en trykkekspansjonsanordning (47) for å ytterligere senke temperaturen i det flytende kjølemediet, og å lede kjølemediet fra ekspans jonsanordnin-gen gjennom den første kjølesonen (33a) , og å lede et fler-komponentdampkjølemedium (21) gjennom den første kjølesonen (33a) og den andre kjølesonen (33b) for å senke dets temperatur, og å lede det kjølte dampkjølemediet gjennom en ekspans jonsanordning (46) , og å lede det ekspanderte kjøle-mediet gjennom den andre kjølesonen (33b) og deretter gjennom den første kjølesonen (33a) , og å kondensere gasstrøm-men (17) ved å lede gasstrømmen gjennom den første kjøleso-nen (33a) og den andre kjølesonen (33b) for å gi et væskeprodukt (19) med en temperatur over ca. -112°C og et trykk tilstrekkelig til at væskeproduktet er ved eller under dets boblepunkt.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved(a) å kjøle (33a) gasstrømmen (10) for å effektuere den delvise kondenseringen av gasstrømmen; (b) å separere den delvis kondenserte gasstrømmen over i en væskestrøm (12) som er rik på hydrokarboner tyngre enn metan og en dampstrøm (16) som er rik på metan; (c) å fraksjonere (35) den flytende delen i minst én frak-sjoneringskolonne for å gi en dampstrøm (13) som er rik på etan og en væskestrøm (14) som er rik på hydrokarboner tyngre enn etan, og å fjerne væskestrømmen (14) fra prosessen; (d) å kombinere dampstrømmen (16) som er rik på metan og dampstrømmen (13) som er rik på etan, og å lede den kombinerte strømmen til varmeveksleren (33) i krav 1, hvorved den kombinerte strømmen kondenseres; og (e) før den kombinerte væskestrømmen introduseres til lagringsanordningen (50) å ekspandere (34) minst en del av den underkjølte væsken for å gi et væskeprodukt med en temperatur over ca. -112°C og et trykk tilstrekkelig til at væskeproduktet er ved eller under dets boblepunkt.

15 . Fremgangsmåte ifølge krav 14, karakterisert ved at kjølingen av natur-gasstrømmen i trinn (a) minst delvis tilveiebringes av et lukket krets-propankjølesystem (40).

16. Fremgangsmåte ifølge krav 14, karakterisert ved at fremgangsmåten ytterligere omfatter å lede avdampede gasser (22) som skyldes fordamping av en kondensert naturgass til varmeveksleren (33) for å gi en andre kondensert naturgasstrøm (28) med en temperatur over ca. -112°C og et trykk tilstrekkelig til at væskeproduktet er ved eller under dets boblepunkt, og å kombinere den andre kondenserte naturgasstrømmen (28) med den ekspanderte kondenserte gassen (20) fra trinn (e).

17. Fremgangsmåte ifølge krav 14, karakterisert ved at varmeveksleren (33) i trinn (d) omfatter en første kjølesone (33a) og en andre kjølesone (33b) som drives ved en lavere temperatur enn den første kjølesonen, hvori den metanrike strømmen (16) fra trinn (b) og den etanrike strømmen (13) fra trinn (c) i krav 14 ledes til den første kjølesonen, og avdampet gass (22) som skyldes fordamping av en kondensert naturgass med en temperatur over ca. -112°C ledes til den andre kjøle-sonen (33b) for kondensering.

18. Fremgangsmåte ifølge krav 10, karakterisert ved at gasstrømmen (10) introduseres i prosessen ved en elevert temperatur i området fra ca. 0°C til ca. 50°C, og det eleverte trykket er i området fra ca. 2758 kPa til ca. 8274 kPa, og det kondenserte produktet (2 0) produsert ved fremgangsmåten har et trykk over ca. 1724 kPa og en temperatur over ca. -112°C.

19. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at f lerkomponentkjølesy-sternet (45) har et kjølemedium som omfatter metan, etan, propan, butan, pentan, karbondioksid, hydrogensulfid og nitrogen.

20. Fremgangsmåte ved kondensering av en naturgasstrøm (10) omfattende metan, propan og tyngre hydrokarboner for å produsere kondensert naturgass (20) med et trykk høyere enn ca. 1724 kPa og en temperatur over ca. -112°C, karakterisert ved(a) å lede naturgasstrømmen (10) til den første kjølesonen 33a) i en f lerkomponentvarmeveksler (33) , der flerkom-ponentvarmeveksleren omfatter tre kjølesoner og der den andre kjølesonen (33b) drives ved en temperatur under temperaturen i den første kjølesonen (33a) og over temperaturen i den tredje kjølesonen (33c); (b) å fraksjonere den avkjølte naturgassfødestrømmen (lia) for å separere en metanrik strøm (16) fra en strøm (12) av tyngre hydrokarboner; (c) å fraksjonere (35) strømmen (12) av tyngre hydrokarboner for å gi en etanrik strøm (13) og en strøm inneholdende hydrokarboner (14) tyngre enn etan, og å fjerne hydrokarbonene som er tyngre enn etan fra prosessen; (d) å kombinere den metanrike strømmen (16) fra trinn (b) og den etanrike strømmen (13) fra trinn (c) , og å lede den kombinerte strømmen til den andre kjølesonen (33b) i flerkomponentkjølesystemet, og å kjøle den kombinerte strømmen for å gi et underkjølt kondensat (19) ; (e) å ekspandere (34) minst en del av det underkjølte kon-densatet for å tilveiebringe kondensert naturgass (20) med et trykk høyere en ca. 1724 kPa og en temperatur over ca. -112°C; og (f) å lede gass som skyldes fordamping av en kondensert naturgass i en lagringsanordning (50) til den tredje kjølesonen i f lerkomponentkjølesystemet for å gi en andre kondensert naturgasstrøm, og å kombinere den andre kondenserte naturgasstrømmen med den kondenserte naturgassen produsert i trinn (e).

21. Fremgangsmåte ved kondensering av en naturgasstrøm (10) omfattende metan, propan og tyngre hydrokarboner for å produsere kondensert naturgass med et trykk høyere enn ca.

1724 kPa og en temperatur over ca. -112°C, karakterisert ved(a) å kjøle (26) naturgasstrømmen i et propankjølesystem (40) ; (b) å fraksjonere (80) den kjølte naturgasstrømmen for å separere en metanrik strøm (16) fra en strøm (12) av tyngre hydrokarboner; (c) å fraksjonere (35) i strømmen (12) de tyngre hydrokarbonene for å produsere en etanrik strøm (13) og minst én strøm (14) inneholdende hydrokarboner tyngre enn etan, og å fjerne hydrokarbonene (14) tyngre enn etan fra prosessen; (d) å kombinere den metanrike strømmen (16) fra trinn (b) og den etanrike strømmen (13) fra trinn (c) , og å lede den kombinerte strømmen til den første kjølesonen (33a) i et flerkomponentkjølesystem (33) som har en første kjølesone (3 3a) som kjøles av en flerkomponentvæske og en f lerkomponentdamp i varmeveksling med den kombinerte metanrike strømmen og den etanrike strømmen for å gi et underkjølt kondensat (19) ; (e) å ekspandere (34) minst en del av det underkjølte kon-densatet for å tilveiebringe kondensert naturgass (2 0) med et trykk høyere en ca. 1724 kPa og en temperatur over ca. -112°C; og (f) å lede gass som skyldes fordamping av en kondensert naturgass i en lagringsanordning til den andre kjøle-sonen (33b) i flerkomponentkjølesystemet (22) for å gi en andre kondensert naturgasstrøm (28), og å kombinere den andre kondenserte naturgasstrømmen med den kondenserte naturgassen produsert i trinn (e).