NO331315B1

NO331315B1 - Omdanning av vanligvis gassformede materialer til flytende produkter

Info

Publication number: NO331315B1
Application number: NO20011977A
Authority: NO
Inventors: William R Low; Dunn M Bailey
Original assignee: Conocophillips Co
Priority date: 1998-10-23
Filing date: 2001-04-20
Publication date: 2011-11-21
Also published as: CA2342822C; CA2342822A1; NO20011977D0; ID29016A; GB2358910A; GC0000023A; AU740873B2; CN100395497C; US6158240A; CN1323386A; AU1110800A; NO20011977L; GB2358910B; WO2000025075A1; GB0110281D0; RU2241181C2

Abstract

Den oppfinneriske fremgangsmåte og tilhørende apparatur er ideelt egnet for metodikk og apparatur for å gjøre naturgass flytende i liten skala. Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en metodikk og apparatur for flytendegjøring av vanligvis gassformede materialer, særlig naturgass, hvilket reduserer både det påkrevde antall prosesGbeholdere (34, 58) og også de medførende plassbehov sammenlignet med konvensjonell apparatur, mens den kun resulterer i en liten reduksjon i prosessens virkningsgrad.

Description

Den oppfinneriske metodikk og tilhørende apparatur vedrører flytendegjøring av materialer som vanligvis er i gassform, særlig naturgass, og sammenlignet med konvensjonell teknologi resulterer denne i en reduksjon i antallet prosessbeholdere og medførende plassbehov, mens det kun gir en liten reduksjon i prosessens virkningsgrad. Oppfinnelsen er særlig anvendbar på flytendegjøring av naturgass i liten skala til mellomskala, hvor storskalafordeler som er forbundet med anlegg i verdensskala ikke er tilstede eller er mye mindre viktig.

Kryogenisk flytendegjøring av materialer som vanligvis er i gassform benyttes for separasjon av bestanddeler, rensing, lagring og for transport av bestanddelene i en mer økonomisk og hensiktsmessig form. De fleste slike systemer for flytendegjøring har mange operasjoner felles, uavhengig av gassene som er involvert, og har følgelig mange av de samme problemer. Et problem man ofte møter er antallet prosessbeholdere og kostnadene og den kompleksitet som følger med drift og vedlikehold av slike beholdere. Disse problemene blir av større betydning når flytendegjøringsprosesser i verdensskala skaleres ned og storskalafordelene forsvinner. Selv om den foreliggende oppfinnelse vil bli beskrevet med spesifikk henvisning til prosessering av naturgass, er oppfinnelsen anvendbar på prosessering av materialer som vanligvis er i gassform i andre systemer hvor man påtreffer lignende problemer.

Det er vanlig praksis innen teknikken med prosessering av naturgass å utsette gass for kryogenisk behandling for å separere ut hydrokarboner som har en molekylvekt som er større enn metan (C2+) fra naturgassen for produksjon av en rørledningsgass som hovedsakelig er metan, og en C2+ strøm som kan benyttes til andre formål. C2+ strømmen vil ofte bli separert i strømmer med individuelle bestanddeler, f.eks. C2, C3, C4og C5+.

Det er også vanlig praksis med kryogenisk behandling av naturgass for å gjøre den samme flytende for transport og lagring. Den viktigste grunn til flytendegjøring av naturgass er at flytendegjøringen resulterer i en volumreduksjon på ca. 1/600, hvilket gjør det mulig å lagre og transportere den flytende gassen i beholdere med en mer økonomisk og praktisk utforming. Når gassen eksempelvis transporteres i en rørledning fra tilførselskilden til et fjerntliggende marked, er det ønskelig å operere rørledningen med en hovedsakelig konstant og høy utnyttelse. Ofte er leveringsevnen eller kapasiteten til rørledningen større enn etterspørselen, mens andre ganger kan etterspørselen overstige rørledningens leveringsevne. For å jevne ut toppene hvor etterspørselen overstiger tilførselen, er det ønskelig å lagre den overskytende gass på en slik måte at den kan leveres når tilførselen overstiger etterspørselen, hvilket gjør det mulig å tilfredsstille fremtidige topper i etterspørselen med materiale fra lager. En praktisk måte å gjøre dette på er å omdanne gassen til en flytende tilstand for lagring, og deretter la væsken fordampe når etterspørselen krever dette.

US5669234 beskriver en prosess og et apparat for å forbedre effektiviteten til en åpen kaskadefryseprosess. Prosesseffektivitet forbedres ved hjelp av måten den komprimerte gjenvinningsstrømmen kombineres med hovedprosesstrømmen i frysesyklusen.

US4680041 beskriver at matematerialer som normalt er gass og som har et trykk vesentlig over omgivelsestrykket kjøles ved å la gassen passere gjennom midler for indirekte varmeveksling, slik som en plate-finne varmeveksler, å passere et gass-kjølemedium med et trykk vesentlig over omgivelsestrykket gjennom varmevekslingsmidlene som en første strøm i en sammenfallende retning med matestrømmen, redusere trykket til minst en andre strøm av kjølemiddel, fortrinnsvis flere andre strømmer, når den forlater varmevekslermidlene og passerer den andre kjølemiddelstrømmen, som således har fått redusert trykk, gjennom varmevekslermidlene i en motsatt retning av matestrømmen. Denne metoden kan benyttes for hver kjølesyklus for en fremgangsmåte for å kjøle en naturgasstrøm for å fjerne komponenter fra den og/eller omdanne den til væske.

Flytendegjøring av naturgass er ofte enda viktigere ved at det gjør det mulig å transportere gassen fra en tilførselskilde til et marked når kilden og markedet har stor avstand fra hverandre, og en rørledning ikke er tilgjengelig eller ikke er praktisk. Dette er særlig tilfelle når transporten må gjøres av havgående fartøyer. Skipstransport i gassform er generelt ikke praktisk, fordi betydelig trykksetting er påkrevet for en vesentlig reduksjon av gassens spesifikke volum, hvilket i sin tur krever bruk av mer kostbare lagerbeholdere.

For å lagre og transportere naturgass i væskeform, blir naturgassen fortrinnsvis avkjølt til mellom -151°C og -162°C, hvor den har et tilnærmet atmosfærisk damptrykk. Innen kjent teknikk eksisterer det tallrike systemer for flytendegjøring av naturgass eller lignende, hvor gass gjøres flytende ved at gassen sekvensielt føres gjennom en flerhet av kjøletrinn ved et forhøyet trykk, hvorved gassen avkjøles til suksessivt lavere temperaturer inntil den temperatur hvor den blir flytende er nådd. Avkjøling oppnås generelt med varmeveksling med ett eller flere kjølemidler, såsom propan, propylen, etan, etylen, og metan eller en kombinasjon av én eller flere av de foregående. Innenfor kjent teknikk blir kjølemidlene vanligvis benyttet i en kaskade, og hvert kjølemiddel anvendes i en lukket kjølesyklus. Ytterligere avkjøling av væsken er mulig ved å ekspandere den flytende naturgass til atmosfæretrykk i ett eller flere ekspansjonstrinn. I hvert trinn blir den flytende gassen avgasset til et lavere trykk, hvilket frembringer en tofase gass/væske-blanding med en betydelig lavere temperatur. Væsken gjenvinnes og kan igjen avgasses. På denne måten blir den flytende gassen ytterligere avkjølt til en lagertemperatur eller en transporttemperatur som er egnet for lagring av flytende gass ved et trykk som ligger nær atmosfærisk trykk. Ved denne ekspansjonen til et trykk som ligger nær atmosfærisk trykk, avgasses ytterligere mengder av flytende gass. De avgassede dampene fra ekspansjonstrinnene blir vanligvis samlet og resirkulert for flytendegjøring eller benyttes som drivstoffgass ved kraftgenerering.

Som tidligere nevnt, vedrører den foreliggende oppfinnelse arrangementet/valget av apparatur og tilhørende prosessmetodikk, hvorved antallet prosessbeholdere i hver lukket kjølesyklus blir betydelig redusert. Denne faktoren blir meget viktig når prosessen skaleres ned (dvs. at kjøleytelsen i hver syklus reduseres), hvorved storskalafordelene forsvinner. Oppfinnelsen resulterer både i en reduksjon i antallet beholdere og tilhørende plassbehov, hvilket reduserer kostnadene mens det medfører en forholdsvis liten reduksjon i prosessens virkningsgrad.

Det er ønskelig å redusere antallet prosessbeholdere som er påkrevet for å gjøre materiale som vanligvis er i gassform flytende.

Det er også ønskelig å redusere plassbehovene for en prosess for å gjøre materiale som vanligvis er i gassform flytende.

Det videre ønskelig å utvikle en prosessmetodikk og tilhørende apparatur for å gjøre materialer som vanligvis er i gassform flytende, idet dette skal være mindre kapitalkrevende enn alternativ metodikk for flytendegjøring.

Hensikten med oppfinnelsen oppnås ved hjelp av fremgangsmåte og apparat beskrevet i patentkravene.

I én utførelse av oppfinnelsen, blir en strøm som vanligvis er i gassform avkjølt og delvis kondensert med en prosess som omfatter trinn for å (a) la den vanligvis gassformede strøm og en kjølemiddelstrøm strømme gjennom én eller flere slagloddede aluminiumsplate-finne varmevekslingsseksjoner, hvor strømmene er i indirekte varmeveksling med og strømmer motstrøms én eller flere kjølestrømmer, hvor den ene eller de flere kjølestrømmer er dannet ved (i) uttak av en sidestrøm fra kjølemiddelstrømmen eller en del av denne som er produsert fra den ene av plate-finne varmevekslingsseksjonene, (ii) reduksjon av trykket i sidestrømmen, hvilket genererer en kjølestrøm, og (iii) la kjølestrømmen strømme til den varmevekslingsseksjonen som kjølemiddelstrømmen i (i) ble produsert fra, hvorved kjølestrømmen blir én av kjølestrømmene i (a); (b) la kjølemiddelstrømmen fra den siste varmevekslingsseksjon i (a) strømme separat gjennom en slagloddet aluminiumsplate-finne varmevekslingsseksjon, hvor strømmen er i indirekte varmeveksling med og strømmer motstrøms en fordampet kjølemiddelstrøm; (c) reduksjon av trykket i kjølemiddelstrømmen fra varmevekslingsseksjonen i trinn (b); (d) anvendelse av strømmen fra trinn (c) som et kjølemiddel på kjelesiden av en kjelevarmeveksler, hvilket frembringer en strøm av fordampet kjølemiddel; (e) oppvarming av strømmen av fordampet kjølemiddel i (d) ved å la den strømme gjennom i det minste plate-finne varmevekslingsseksjonen i (b); (f) komprimering av kjølestrømmene i trinn (a) og den oppvarmede strøm av fordampet kjølemiddel i trinn (e); (g) avkjøling av den komprimerte strøm i trinn (f), hvilket frembringer kjølemiddelstrømmen i trinn (a); og (h) la den vanligvis gassformede strøm fra trinn (a) strømme gjennom varmevekslingslegemesiden av kjelevarmeveksleren, hvilket frembringer en væskeholdig strøm.

I en annen utførelse befinner to eller flere av plate-finne varmevekslerseksjonene i den tidligere utførelse seg i en enkelt slagloddet aluminiumsplate-finne varmeveksler.

I enda en annen utførelse består oppfinnelsen av et apparat for utførelse av den ovenfor omtalte prosess.

Kort beskrivelse av tegningene:

Fig. 1 er et forenklet flytskjema av en kryogenisk LNG-produksjonsprosess, som illustrerer metodikk og apparatur ved den foreliggende oppfinnelse. Fig. 2 og 3 viser utførelser av oppfinnelsen hvor visse av de slagloddede aluminiumsplate-finne varmeoverføringsseksjoner er kombinert i en enkelt varmevekslerenhet.

Fordi prosesseringen av en naturgasstrøm er illustrativ for avkjøling av vanligvis gassformede materialer hvor på forhånd utvalgte bestanddeler vanligvis tas ut av strømmen og i det minste en del av strømmen gjøres flytende, og fordi denne anvendelsen er en foretrukket utførelse av den foreliggende oppfinnelse, vil den følgende beskrivelse med henvisning til tegningene bli begrenset til prosessering av en naturgasstrøm. Det skal imidlertid forstås at den foreliggende oppfinnelse ikke er begrenset til prosessering av naturgass eller til utseparasjon av bestanddeler fra en gass eller flytendegjøring av en gass, men i vid forstand vedrører kjøling av vanligvis gassformede materialer generelt, hvor det produseres flytende produkter, og særlig flertrinns kjøling av et materiale som vanligvis er i gassform, hvor det produseres et væskeprodukt.

Ved prosessering av naturgass, anvendes det rutinemessig forbehandlingstrinn for å fjerne uønskede bestanddeler såsom syregasser, merkaptaner, kvikksølv og fuktighet fra naturgasstrømmen som leveres til anlegget. Sammensetningen av denne gasstrømmen kan variere betydelig. Som her benyttet, er en naturgasstrøm enhver strøm som hovedsakelig består av metan som hovedsakelig har sin opprinnelse fra en matestrøm av naturgass; eksempelvis en strøm som inneholder minst 85 vol% metan, hvor resten er etan, høyere hydrokarboner, nitrogen, karbondioksid og en liten mengde andre kontaminanter, såsom kvikksølv, hydrogensulfid, merkaptaner. Forbehandlingstrinnene kan være separate trinn som befinner seg enten oppstrøms kjølesyklusen eller er plassert nedstrøms ett av de tidlige kjøletrinn i den innledende syklus. Det følgende er en ikke-fullstendig oppramsing av noen av de midler som er tilgjengelige for en fagperson på området. Syregasser og i en mindre grad merkaptaner kan rutinemessig fjernes med en sorpsjonsprosess som anvender en vandig aminholdig løsning. Dette behandlingstrinnet blir generelt utført oppstrøms kjøletrinnene som anvendes i den innledende syklus. Mesteparten av vannet blir rutinemessig fjernet som væske via tofase gass/væske-separasjon som følger etter gasskompresjon og kjøling oppstrøms den innledende kjølesyklus, og også nedstrøms det første kjøletrinn i den innledende kjølesyklus. Kvikksølv fjernes rutinemessig med kvikksølvsorbentsjikt. Gjenværende mengder vann og syregasser fjernes rutinemessig ved hjelp av korrekt valgte sorbentsjikt, såsom regenererbare molekylsiler. Prosesser som anvender sorbentsjikt plasseres generelt nedstrøms det første kjøletrinn i den innledende kjølesyklus.

En av de mest effektive og virkningsfulle metodikker for flytendegjøring av naturgass er en prosess av kaskade typen, og denne typen i kombinasjon med kjøling av ekspansjonstypen. Videre, siden fremgangsmåter til produksjon av flytende naturgass (liquefied natural gas, LNG) omfatter separasjon av hydrokarboner med molekylvekter som er større enn metan som en første del, vil en beskrivelse av et anlegg for kryogenisk produksjon av LNG faktisk beskrive et tilsvarende anlegg for fjerning av C2+ hydrokarboner fra en naturgasstrøm.

I den foretrakkede utførelse som anvender et kjølemiddelsystem som benyttes i kaskade, vedører oppfinnelsen sekvensiell kjøling av en naturgasstrøm ved et forhøyet trykk, eksempelvis ca. 4,48 MPa abs., ved sekvensiell kjøling av gasstrømmen ved at den føres gjennom en fleretrinns propansyklus, en flertrinns etan- eller etylensyklus og enten (a) en lukket metansyklus som etterfølges av en enkelt eller en flertrinns ekspansjonssyklus for ytterligere avkjøling av denne og reduksjon av trykket til et trykk som er nær atmosfærisk, eller (b) en åpen metansyklus som benytter en del av den tilførte gass som en kilde for metan, og som der omfatter en flertrinns ekspansjonssyklus for ytterligere avkjøling av denne og reduksjon av trykket til et trykk som er nær atmosfærisk. I sekvensen av kjølesykluser, benyttes det kjølemidlet som har det høyeste kokepunkt først, etterfulgt av et kjølemiddel som har et mellomliggende kokepunkt, og til slutt av et kjølemiddel som har det laveste kokepunkt.

Naturgasstrømmen blir generelt tilført til flytendegjøringsprosessen ved et forhøyet trykk, eller den komprimeres til et forhøyet trykk, dvs. et trykk som er større enn 3,45 MPa abs. fortrinnsvis fra ca. 3,45 til ca. 6,21 MPa abs., enda mer foretrakket fra ca. 3,79 til ca. 4,65 MPa abs., ytterligere enda mer foretrukket fra ca. 3,96 til ca. 4,48 MPa abs., og mest foretrukket ca. 4,14 MPa abs. Strømmens temperatur er typisk nær omgivelsestemperaturen til noe over omgivelsestemperaturen. Et representativt temperaturområde er 15,5°C til 48°C.

Som tidligere nevnt, blir naturgasstrømmen ved dette punkt avkjølt i en flerhet av flertrinnssykler eller trinn (eksempelvis tre) ved indirekte varmeveksling med en flerhet av kjølemidler, fortrinnsvis tre. Den samlede kjølevirkningsgrad for en gitt syklus forbedres når antallet trinn økes, men denne økningen i virkningsgrad følges av en tilsvarende økning i netto kapitalkostnader og prosesskompleksitet. Den tilførte gass blir fortrinnsvis ført gjennom et virksomt antall kjøletrinn, nominelt to, fortrinnsvis to til fire, og mest foretrakket tre trinn, i den første lukkede kjølesyklus som benytter et kjølemiddel med forholdsvis høyt kokepunkt. Et slikt kjølemiddel utgjøres fortrinnsvis hovedsakelig av propan, propylen eller blandinger av disse, mer foretrukket propan, og mest foretrukket består kjølemidlet hovedsakelig av propan. Den prosesserte tilførte gass strømmer deretter gjennom et virksomt antall trinn, nominelt to, fortrinnsvis to til fire, og mer foretrukket to eller tre, i en annen lukket kjølesyklus i indirekte varmeveksling med et kjølemiddel som har et lavere kokepunkt. Et slikt kjølemiddel består fortrinnsvis hovedsakelig av etan, etylen eller blandinger av disse, mer foretrukket etylen, og mest foretrukket utgjøres kjølemidlet hovedsakelig av etylen. Hvert av de ovenfor omtalte kjøletrinn omfatter for hvert kjølemiddel en separat kjølesone.

Den tilførte naturgasstrøm vil generelt inneholde så store mengder av C2+ bestanddeler at det resulterer i dannelsen av en C2+ rik væske i ett eller flere av kjøletrinnene. Denne væsken fjernes via gass/væske-separasjonsanordninger, fortrinnsvis én eller flere konvensjonelle gass/væske-separatorer. Den sekvensielle kjøling av naturgassen i hvert trinn blir generelt regulert til å fjerne så mye som mulig av hydrokarboner med C2 og høyere molekylvekt fra gassen, for å produsere en første gasstrøm som hovedsakelig er metan, og en annen væskestrøm som inneholder betydelige mengder etan og tyngre komponenter. Et virksomt antall gass/væske-separasjonsanordninger befinner seg på strategiske steder nedstrøms kjøleområdene for fjerning av væskestrømmer som er rike på C2+ bestanddeler. Den eksakte plassering og antall av gass/væske-separasjonsanordninger vil avhenge av antallet operasjonsparametre, såsom C2+ sammensetningen i den tilførte naturgasstrøm, det ønskede BTU-innhold i sluttproduktet, verdien av C2+ bestanddelene for andre anvendelser og andre faktorer som rutinemessig tas i betraktning av fagpersoner innen området drift av LNG-anlegg og gassanlegg. C2+ hydrokarbonstrømmen eller -strømmene kan være avmetanisert via et enkelt trinn med avgassing eller en fraksjoneringskolonne. I det førstnevnte tilfelle kan den metanrike strømmen trykksettes på ny og resirkuleres, eller den kan benyttes som drivstoffgass. I det sistnevnte tilfelle kan den metanrike strømmen returneres direkte ved det aktuelle trykk til fiytendegjøringsprosessen. C2+ hydrokarbonstrømmen eller -strømmene eller den avmetaniserte C2+ hydrokarbonstrøm kan benyttes som drivstoff eller kan ytterligere behandles, såsom ved fraksjonering i ett eller flere fraksjoneringsområder for å produsere individuelle strømmer som er rike på spesifikke kjemiske bestanddeler (eksempelvis C2, C3, C4og C5+). I det siste trinn i den annen kjølesyklus, blir gasstrømmen som hovedsakelig er metan (typisk større enn 95 mol% metan og mer typisk større enn 97 mol% metan) hovedsakelig, fortrinnsvis fullstendig, kondensert (dvs. gjort flytende).

Den flytende naturgasstrømmen blir deretter ytterligere avkjølt i et tredje trinn i den ene av to utførelser. I én utførelse blir den flytende naturgasstrømmen ytterligere avkjølt ved indirekte varmeveksling med en tredje lukket kjølesyklus hvor den kondenserte gasstrøm blir underkjølt ved at den føres gjennom et virksomt antall trinn, vanligvis 2; fortrinnsvis 2 til 4; og mest foretrukket 3, hvor avkjøling tilveiebringes via et tredje kjølemiddel som har et kokepunkt som er lavere enn for det kjølemidlet som anvendes i den annen syklus. Dette kjølemidlet består fortrinnsvis hovedsakelig av metan, enda mer foretrukket utgjøres av 90 mol% metan, og mest foretrukket består hovedsakelig av metan. I den annen og foretrakkede utførelse som anvender en åpen metankjølesyklus, blir den flytende naturgasstrømmen underkjølt ved hjelp av indirekte varmeveksling med avgassede gasser i en hovedmetanvarmeveksler (main methane economizer) på en måte som vil bli beskrevet senere.

I det fjerde trinn, blir den flytende gassen ytterligere avkjølt ved ekspansjon og utseparasjon av den avgassede gass fra den kjølte væske. På en måte som vil bli beskrevet, blir nitrogen fjernet fra systemet og det kondenserte produkt enten som en del av dette trinnet eller i et separat etterfølgende trinn. En viktig faktor som skiller den lukkede syklus fra den åpne syklus er den initiale temperatur i den flytende strøm før avgassing til et trykk som er nær atmosfærisk trykk, de relative mengder av avgasset damp som genereres ved avgassingen, og fordelingen av de avgassede damper. Mens hoveddelen av den avgassede damp resirkuleres til metankompressoren i åpen syklus-systemet, blir den avgassede damp i et lukket syklussystem generelt benyttet som drivstoff.

I det fjerde trinn i både den åpne og den lukkede metansystemsyklus, blir det flytende produkt avkjølt med minst én, fortrinnsvis to til fire, og mer foretrakket tre ekspansjoner, hvor hver ekspansjon anvender enten Joule-Thomson ekspansjons ven tiler eller hydrauliske ekspandere som etterfølges av en separasjon av gass/væske-produktet med en separator. Som her benyttet er uttrykket «ekspanderer hydraulisk» ikke begrenset til en ekspander som mottar og produserer væskestrømmer, men omfatter ekspandere som mottar en strøm som hovedsakelig er i væskefase og produserer en tofase gass/væske-strøm. Når en hydraulisk ekspander anvendes og blir korrekt benyttet, vil de høye virkningsgrader som er forbundet med gjenvinning av kraft, en større reduksjon i strømningstemperatur, og produksjon av mindre damp under ekspansjonstrinnet, vanligvis være kostnadseffektivt selv i lys av de økte kapital- og driftskostnader som er forbundet med ekspanderen. I en utførelse som anvendes i det åpne syklussystem, blir ytterligere avkjøling av det flytende produkt under høyt trykk før avgassing gjort mulig ved først å avgasse en del av denne strømmen ved hjelp av én eller flere hydrauliske ekspandere, og deretter ved hjelp av indirekte varmevekslingsanordninger som anvender den avgassede strøm til avkjøling av den flytende strøm under høyt trykk før avgassing. Det avgassede produkt blir deretter resirkulert ved retur til et passende sted i den åpne metansyklus, basert på temperatur- og trykkbetraktninger.

Når det flytende produkt som går inn i en fjerde syklus befinner seg ved det foretrakkede trykk på ca. 4,14 MPa abs., er representative avgassingstrykk for en tre-trinns avgassingsprosess ca. 1,311, og 0,1 MPa abs. I det åpne syklussystem, blir dampen som avgasses eller fraksjoneres i nitrogenseparasjonstrinnet, som vil bli beskrevet senere, og den som avgasses i ekspansjonsavgassingstrinnene benyttet som kjølemidler i det tredje trinn eller syklus som tidligere ble nevnt. I det lukkede syklussysem, kan dampen fra avgassingstrinnene også anvendes som et kjølemiddel før den enten resirkuleres eller benyttes som drivstoff. I både det åpne og det lukkede syklussystem, vil avgassing av den flytende strøm til nær atmosfærisk trykk frembringe et LNG-produkt som har en temperatur på -151°C til -162°C.

For å holde BTU-innholdet i det flytende produkt ved en akseptabel grense når nitrogen finnes i den tilførte strøm i vesentlige mengder, må nitrogen konsentreres og fjernes et sted i prosessen. Forskjellige teknikker for dette formål er tilgjengelige for fagpersoner på området. Det følgende er eksempler. Når det anvendes en åpen metansyklus og nitrogenkonsentrasjonen i tilførselen er lav, typisk mindre enn ca. 1,0 volum%, oppnås nitrogenfjerning generelt ved fjerning av en liten sidestrøm ved høytrykksinnløpsporten eller utløpsporten på metankompressoren. For en lukket syklus, ved nitrogenkonsentrasjoner på opptil 1,5 volum% i den tilførte gass, blir den flytende strøm generelt avgasset fra prosessbetingelser til et trykk som ligger nær atmosfærisk trykk i et enkelt trinn, vanligvis ved hjelp av en avgassingsbeholder. De nitrogenholdige avgassede damper blir deretter generelt anvendt som drivstoffgasser for gassturbiner som driver kompressorene. LNG-produktene som nå har tilnærmet atmosfærisk trykk blir ført til lagring. Når nitrogenkonsentrasjonen i den tilførte gass er fra ca. 1,0 til ca. 1,5 volum% og det anvendes en åpen syklus, kan nitrogen fjernes ved å utsette den flytende gasstrøm fra den tredje kjølesyklus for et avgassingstrinn før det fjerde kjøletrinn. Den avgassede damp vil inneholde en betydelig konsentrasjon av nitrogen, og kan deretter anvendes som drivstoffgass. Et typisk avgassingstrykk for nitrogenfjerning ved disse konsentrasjoner er ca. 2,76 MPa abs. Når den tilførte strøm inneholder en nitrogenkonsentrasjon som er større enn ca. 1,5 volum% og det anvendes en åpen eller lukket syklus, kan det være at avgassingstrinnet ikke tilveiebringer tilstrekkelig nitrogenfjerning. I et slikt tilfelle vil det bli anvendt en nitrogenfjerningskolonne, hvorfra det produseres en nitrogenrik dampstrøm og en væskestrøm. I en foretrakket utførelse som anvender en nitrogenfjerningskolonne, blir den flytende metanstrømmen under høyt trykk som går til metanvarmeveksleren delt i en første og en annen del. Den første del blir avgasset til ca. 2,76 MPa abs. og tofase-blandingen føres til en tilførselsstrøm til nitrogenfjerningskolonnen. Den annen del av den flytende metanstrøm under høyt trykk blir ytterligere avkjølt ved at den strømmer gjennom en metanvarmeveksler som vil bli beskrevet senere. Den blir da avgasset til 2,76 MPa abs., og den resulterende tofase-blanding eller væskedelen i denne føres til den øvre seksjon i kolonnen hvor den funksjonerer som et tilbakeløp i en tilbakeløpsstrøm. Den nitrogenrike dampstrøm som produseres fra toppen av nitrogenfjerningskolonnen vil generelt bli benyttet som drivstoff. Væskestrømmen som produseres fra bunnen av kolonnen blir deretter tilført til det første trinn med metanekspansjon.

Bruken av ett eller flere kjølemidler for overføring av varmeenergi fra naturgasstrømmen til kjølemidlet og til slutt overføring av varmeenergien til omgivelsene er meget viktig når naturgass gjøres flytende i en kaskadeprosess. Kjølesystemet funksjonerer i hovedsak som en varmepumpe ved å fjerne varmeenergi fra naturgasstrømmen når strømmen kjøles til stadig lavere og lavere temperaturer. Når dette gjøres blir varmeenergien som fjernes fra naturgasstrømmen til slutt avgitt (pumpet) til omgivelsene med energiveksling med ett eller flere kjølemidler.

Flytendegjøringsprosessen anvender flere typer kjøling, som inkluderer, men ikke er begrenset til (a) indirekte varmeveksling, (b) fordamping og (c) ekspansjon eller trykkreduksjon. Et meget viktig aspekt ved denne oppfinnelsen er den måten som den indirekte varmeveksling anvendes på. Indirekte varmeveksling, som uttrykket her benyttes, refererer seg til en prosess hvor kjølemidlet eller kuldemidlet avkjøler den substansen som skal kjøles uten faktisk fysisk kontakt mellom kjølemidlet og den substansen som skal kjøles. Spesifikke eksempler omfatter varmeveksling som skjer i en rørsatsvarmeveksler, en kjelevarmeveksler, og en slagloddet aluminiumsplate-finne-varmeveksler. Den foreliggende oppfinnelse skiller seg fra konvensjonell metodikk ved den nye og strategiske bruk av slagloddede aluminiumsplate-finne-varmevekslere istedenfor visse kjelevarmevekslere, hvilket resulterer i en reduksjon i antallet prosessbeholdere og medførende plassbehov, mens det medfører kun en forholdsvis liten reduksjon i prosesessens virkningsgrad. Som tidligere angitt, blir disse faktorer stadig viktigere ettersom prosessen skaleres ned, og storskalafordeler forsvinner for visse av prosessbeholderne.

En annen form for kjøling som kan anvendes er fordampingskjøling. Med fordampingskjøling menes kjøling av en substans ved evaporisering eller fordamping av en del av substansen, mens systemet holdes ved eller nær et konstant trykk. Under fordampingskjøling absorberer den del av substansen som fordamper varme fra den delen av substansen som forblir i væsketilstand, og kjøler således væskedelen.

Den tredje måte for avkjøling som kan anvendes er ekspansjonskjøling eller trykkreduksjonskjøling. Med ekspansjonskjøling eller trykkreduksjonskjøling menes kjøling som skjer når trykket i et gass-, væske- eller to-fase system reduseres ved at det føres gjennom en trykkreduksjonsanordning. I en utførelse er denne ekspansjonsanordningen en Joule-Thomson ekspansjonsventil. I en annen utførelse er ekspansjonsanordningen en hydraulisk ekspander eller en gassekspander. Fordi ekspandere gjenvinner arbeidsenergi fra ekspansjonsprosessen, er lavere prosess-strømtemperaturer mulige ved ekspansjonen.

I den følgende omtale og tegningene, kan det være at omtalen eller tegningene viser ekspansjonen av et kjølemiddel ved at det strømmer gjennom en strupeventil som er fulgt av en etterfølgende separasjon av gass- og væskeandeler på kjelesiden av en kjelevarmeveksler. I en alternativ utførelse, behøver strupeventilen eller ekspansjonsventilen ikke å være en separat gjenstand som ved hjelp av et rør er forbundet til kjelevarmeveksleren, men den kan isteden være en integrert del av kjelevarmeveksleren (dvs. at avgassingen eller ekspansjonen skjer når det flytende kjølemiddel kommer inn på kjelesiden av kjelevarmeveksleren). I tillegg kan flere strømmer avkjøles i en enkelt kjelevarmeveksler ved at flere varmevekslingslegemer befinner seg i én enkelt kjele. Tegningene og omtalen kan også vise til separasjonsanordninger eller deleanordninger der hvor en gitt strøm deles i to eller flere strømmer. Slike anordninger for separasjon eller deling av en strøm omfatter de anordninger som rutinemessig anvendes av fagpersoner på området, og omfatter, men er ikke begrenset til, T-er, Y-er og andre rørarrangementer med tilhørende strømningsreguleringsmekanismer som rutinemessig anvendes ved deling eller separasjon av slike strømmer, og anvendelse av beholdere som har minst én innløpsport og to eller flere utløpsporter og tilhørende strømningsreguleringsmekanismer som rutinemessig anvendes av fagpersoner på området.

I den første kjølesyklus i en kaskadekjøleprosess, tilveiebringes kjøling ved kompresjon av et kjølemiddel i gassform som har et høyt kokepunkt, fortrinnsvis propan, til et trykk hvor det kan gjøres flytende ved indirekte varmeoverføring med et varmeoverføringsmedium som til slutt anvender omgivelsene som en varmemottaker, idet varmemottakeren generelt er atmosfæren, en ferskvannskilde, en saltvannskilde, jorden eller to eller flere av de foregående. Det kondenserte kjølemiddel gjennomgår deretter via egnede ekspansjonsanordninger ett eller flere trinn med ekspansjonskjøling, hvilket frembringer tofaseblandinger som har betydelig lavere temperaturer, og som anvendes som kjølemiddel, her også benevnt kjølestrømmer. I den første kjølesyklus, kjøler og kondenserer kjølestrømmen i det minste kjølestrømmen i den annen syklus (en strøm som vanligvis er i gassform) og den kjøler én eller flere metanrike gasstrømmer (eksempelvis naturgasstrømmen).

I den annen kjølesyklus i en kaskadekjøleprosess, tilveiebringes kjøling på en tilsvarende måte ved kompresjon av et kjølemiddel som har et kokepunkt som er lavere enn kokepunktet til kjølemidlet i den første syklus, fortrinnsvis etan eller etylen, mest foretrukket etylen, til et trykk hvor det er hovedsakelig gjort flytende ved hjelp av kontakt med, blant andre kjølemedier, kjølemidlet fra den første syklus. Den kondenserte kjølemiddelstrøm gjennomgår deretter ved hjelp av passende ekspansjonsanordninger ett eller flere trinn med ekspansjonskjøling, hvilket frembringer tofaseblandinger som har betydelig lavere temperaturer, hvilke anvendes som kjølemidler, her også referert til som kjølestrømmer. Disse kjølemidlene eller kjølestrømmene blir deretter anvendt til å kjøle og i det minste delvis kondensere, fortrinnsvis hovedsakelig kondensere, i det minste én metanrik gasstrøm.

Ved anvendelse av et lukket kaskadesyklussystem med tre kjølemidler, blir kjølemidlet i den tredje syklus komprimert på en trinnvis måte, fortrinnsvis, men valgfritt, avkjølt via indirekte varmeoverføring til en varmemottaker i omgivelsene (dvs. mellomtrinns kjøling og/eller etterkjøling etter kompresjonen) og deretter avkjølt ved indirekte varmeveksling med enten alle eller valgte kjøletrinn i den første og annen kjølesyklus, som fortrinnsvis anvender propan henholdsvis etylen som kjølemidler. Denne strømmen blir fortrinnsvis på en sekvensiell måte bragt i kontakt med hvert progressivt kaldere kjøletrinn i den første henholdsvis annen kjølesyklus.

I et åpent syklus kaskadekjølesystem, såsom det som er vist på fig. 1, blir den første og annen syklus operert på en måte som tilsvarer det som er beskrevet for den lukkede syklus. Det åpne metansyklussystem er imidlertid lett å skille fra de konvensjonelle lukkede kjølesykluser. Som tidligere nevnt ved omtalen av det fjerde trinn, blir en betydelig del av den flytende naturgasstrøm (dvs. metanrike gasstrøm) som opprinnelig hadde en forhøyet temperatur, avkjølt til ca. -162°C ved ekspansjonskjøling på en trinnvis måte til et trykk som er nær atmosfærisk trykk. Ved hvert trykk produseres betydelige mengder av metanrik damp ved et gitt trykk. Hver dampstrøm gjennomgår fortrinnsvis betydelig varmeoverføring i metanvarmevekslere, og returneres fortrinnsvis til innløpsporten på kompressoren for den åpne metansyklus for det aktuelle trykk ved et trykk som er nær atmosfærisk. I løpet av gjennomstrømmingen gjennom metanvarmeveksleren, får de avgassede damper kontakt med varmere strømmer på en motstrøms måte og i en sekvens som er utformet til maksimering av kjølingen av de varmere strømmer. Trykket som er valgt for hvert trinn i ekspansjonskjølingen er slik at, for hvert trinn, det genererte gassvolum pluss det komprimerte dampvolum fra det tilstøtende nedenforliggende trinn resulterer i en effektiv samlet drift av flertrinns-kompressoren for den åpne metansyklus. Mellomtrinns kjøling og kjøling av den endelige komprimerte gass er foretrukket og oppnås fortrinnsvis via indirekte varmeveksling med ett eller flere kjølemidler som er direkte forbundet med en varmemottaker i omgivelsene. Den komprimerte metanrike strøm blir deretter ytterligere avkjølt via indirekte varmeveksling med kjølemidlet i den første og annen syklus, fortrinnsvis alle trinn som er forbundet med kjølemidlet som anvendes i den første syklus, mer foretrukket de første to trinn, og mest foretrukket kun det første trinn. Den avkjølte metanrike strøm blir deretter avkjølt via indirekte varmeveksling med avgassede damper i hovedmetanvarmeveksleren, og blir deretter kombinert med den tilførte naturgasstrøm på ett sted i flytendegjøringsprosessen hvor den tilførte naturgasstrøm og den avkjølte metanrike strøm har lignende temperatur og trykk.

I én utførelse blir den avkjølte metanstrøm kombinert med naturgasstrømmen umiddelbart før etylenkjøletrinnet, hvor den kombinerte strøm hovedsakelig blir gjort flytende (dvs. etylenkondensatoren), idet dette trinnet fortrinnsvis er det siste kjøletrinnet i den annen syklus. I en annen mer foretrukket utførelse blir den metanrike strøm progressivt avkjølt i metanvarmeveksleren, og deler av strømmen tas ut og kombineres med naturgasstrømmen eller den resulterende kombinerte naturgass/metanrike strøm, ettersom hva som benyttes, på strategiske steder oppstrøms de forskjellige kjøletrinn i den annen syklus hvor temperaturene i strømmene som skal kombineres er nær hverandre. En foretrukket utførelse av denne metodikk er vist på fig. 1, hvor to kjøletrinn anvendes i den annen syklus. Den metanrike strøm blir kjølt til en første temperatur i metanvarmeveksleren, og en sidestrøm tas ut, hvilken kombineres med naturgasstrømmen oppstrøms det første kjøletrinn i den annen syklus, slik at det dannes en første naturgassholdig strøm. Den gjenværende del av den metanrike strøm blir videre kjølt i varmeveksleren og kombinert med den første naturgassholdige strøm som også har gjennomgått ytterligere avkjøling umiddelbart oppstrøms det annet kjøletrinn i den annen syklus, slik at det dannes en annen naturgassholdig strøm.

Et viktig aspekt ved den foreliggende oppfinnelsen er den metodikk og apparatur som anvendes til kjøling av vanligvis gassformet materiale i den første og annen syklus i en kaskadekjøleprosess, og videre muligheten for å returnere kjølestrømmer til sine respektive kompressorer ved tilnærmet omgivelsestemperaturer, slik at man unngår eller oppnår en betydelig reduksjon av at viktige kompressorkomponenter utsettes for kryogeniske forhold. Dette gjøres uten kostnaden med ytterligere varmevekslere, som enkelte ganger benevnes ekonomisere (econimizers), som funksjonerer slik at de hever temperaturen i de respektive kjølemiddelstrømmer til nær omgivelsestemperaturer før komprimeringen.

I den følgende beskrivelse vil det bli vist til strøm i motsatte retninger og motstrøm av fluider gjennom passasjer i slagloddede aluminiumsplate-finne-varmevekslingsseksjoner. Strøm i motsatte retninger, slik det her benyttes, omfatter motstrøm, kryss-strøm og kombinasjoner av disse, slik terminologien anvendes av Brazed Aluminium Plate-Fin Heat Exchanger Manufacturers' Association og er angitt i The Standards of the Brazed Aluminium Plate- Fin Heat Exchanger Manufacturers' Association, første utgave (1994) som det her vises til. Ved omtale av strøm gjennom slagloddede aluminiumsplate-finne-varmevekslingsseksjoner eller slagloddede aluminiumsplate-finne-varmevekslere vil det bli vist til en "passasje". Denne henvisningen er ikke begrenset til en enkelt passasje, men omfatter den flerhet av strømningspassasjer som er tilgjengelig for en gitt strøm når den strømmer gjennom varmevekslingsseksjonen eller varmeveksleren.

I én utførelse av oppfinnelsen, blir den vanligvis gassformede strøm avkjølt og delvis kondensert med en prosess som omfatter trinn for å (a) la den vanligvis gassformede strøm og en kjølemiddelstrøm strømme gjennom én eller flere slagloddede aluminiumsplat-finne-varmevekslingsseksjoner, hvor strømmene er i indirekte varmeveksling med og strømmer motstrøms én eller flere kjølestrømmer, hvor den ene eller de flere kjølestrømmer er dannet ved (i) via en deleanordning ta ut en sidestrøm fra kjølemiddelstrømmen eller den gjenværende del av denne som strømmer gjennom den ene av plate-finne-varmevekslingsseksjonene, (ii) ved hjelp av en trykkreduksjonsanordning redusere trykket i sidestrømmen, hvilket genererer en kjølestrøm, og (iii) la kjølestrømmen strømme til plate-finne-varmevekslingsseksjonen på et sted i umiddelbar nærhet av det sted hvor sidestrømmen tas ut i (i) og deretter gjennom plate-finne-varmevekslingsseksjonen i (a) som en kjølestrøm, (b) la kjølemiddelstrømmen strømme separat fra den siste varmevekslingsseksjonen i (a) gjennom en slagloddet aluminiumsplate-finne-varmevekslingsseksjon, hvor strømmen er i indirekte varmeveksling med og strømmer motstrøms en dampkjølemiddelstrøm; (c) via en trykkreduksjonsanordning redusere trykket i kjølemiddelstrømmen fra varmevekslingsseksjonen i trinn (b); (d) anvende strømmen i trinn (c) som et kjølemiddel på kjelesiden av en kjelevarmeveksler, hvilket frembringer en dampkjølemiddelstrøm; (e) oppvarming av dampkjølemiddelstrømmen i (d) ved å la den strømme gjennom i det minste plate-finne-varmevekslingsseksjonen i (b); (f) ved hjelp av en kompressor komprimere kjølestrømmene i trinn (a) og den oppvarmede dampkjølemiddelstrøm i trinn (e); (g) ved hjelp av en kondensator avkjøle den komprimerte strøm i trinn (f), hvilket frembringer kjølemiddelstrømmen i trinn (a); og (h) la den vanligvis gassformede strøm i trinn (a) strømme gjennom varmevekslingslegemesiden i kjelevarmeveksleren, hvilket frembringer en væskeholdig strøm. Ved det foregående antas at nødvendige rør er på plass for å muliggjøre strøm av identifiserte strømmer mellom de identifiserte elementer.

I en foretrukket utførelse omfatter den foregående prosess i tillegg å la den oppvarmede dampkjølemiddelstrøm i trinn (c) strømme gjennom én eller flere av varmevekslingsseksjonene i trinn (a), hvor strømmen strømmer motstrøms kjølemiddelstrømmen i varmevekslingsseksjonen før kompresjonstrinnet i (f). Kompressoren er fortrinnsvis utformet til bruk for hydrokarboner, og mer foretrukket til kompresjon av etan, etylen eller propan. De foretrakkede vanligvis gassformede strømmer er hovedsakelig metan, og det foretrakkede kjølemiddel er hovedsakelig etan eller etylen, mer foretrakket består det hovedsakelig av etan, etylen eller en blanding av disse, og mest foretrakket består det hovedsakelig av etylen. Når varmevekslingsseksjonene er individuelle vekslere, består varmevekslingsseksjonen i trinn (b) fortrinnsvis av et varmevekslingslegeme og to innløpsmanifolder og to utløpsmanifolder på varmevekslingslegemet, hvor innløpsmanifoldene og utløpsmanifoldene er anordnet på en slik måte at de tilveiebringer strøm i motsatte retninger av de to fluidstrømmer. Tilsvarende består varmevekslingsseksjonen eller -seksjonene i trinn (a) fortrinnsvis av et varmevekslingslegeme og innløpsmanifolder og utløpsmanifolder på varmevekslingslegemet, hvor manifoldene er festet til varmevekslingslegemet på en slik måte at de tilveiebringer strøm i motsatte retninger, mer foretrukket motstrøm, av disse to fluidstrømmer (eksempelvis kjølemiddelstrøm og vanligvis gassformet strøm) relativt én eller flere kjølestrømmer. I en mer foretrukket utførelse, som er særlig anvendbar ved kjøling i en første syklus, består varmevekslingsseksjonen i (a) fortrinnsvis av et varmevekslingslegeme og innløpsmanifolder og utløpsmanifolder på et slikt varmevekslingslegeme, som tilveiebringer strøm i motsatte retninger, mer foretrukket motstrøm, for tre strømmer, idet disse strømmer fortrinnsvis er to vanligvis gassformede strømmer og en kjølemiddelstrøm, relativt to strømmer, idet disse to strømmer fortrinnsvis er to kjølestrømmer.

I en annen enda mer foretrukket utførelse, befinner plate-finne-varmevekslingsseksjonene som anvendes i trinnene (a) og valgfritt (b) seg i en enkelt slagloddet aluminiumsplate-finne-varmeveksler. Et slikt apparat for avkjøling av en vanligvis gassformet strøm som anvender vekslingsseksj onene i trinn (a) og (b) i en enkelt slagloddet aluminiumsplate-finne-varmeveksler, er et apparat som består av (a) en kompressor; (b) en kondensator; (c) en kjelevarmeveksler; (d) minst to trykkreduksjonsanordninger; (e) en slagloddet aluminiumsplate-finne-varmeveksler som består av (i) i det minste to innløpsmanifolder og minst én utløpsmanifold anordnet i umiddelbar nærhet av hverandre ved eller nær en ende av plate-finne-varmeveksleren, (ii) minst én innløpsmanifold og minst én utløpsmanifold, anordnet i umiddelbar nærhet av hverandre ved eller nær den ende som er motsatt det som er angitt i (i), (iii) minst én mellomliggende innløpsmanifold og minst én mellomliggende utløpsmanifold, hvor manifoldene er anordnet langs veksleren mellom manifoldene i (i) og (ii), (iv) et varmevekslingslegeme som består av (aa) minst én strømningspassasje som forbinder én av innløpsmanifoldene i (i), en utløpsmanifold i (ii) og minst én mellomliggende utløpsmanifold i (iii), (bb) minst én strømningspassasje mellom den ene av innløpsmanifoldene i (ii) og enten en mellomliggende utløpsmanifold i (iii) eller en utløpsmanifold i (i), (cc) minst én strømningspassasje mellom én av de mellomliggende innløpsmanifolder i (iii) og minst én utløpsmanifold i (i), og (dd) minst én strømningspassasje mellom innløpsmanifolden i (i) og enten en mellomliggende utløpsmanifold i (iii) eller en utløpsmanifold i (ii); (f) et rør som forbinder kompressoren til kondensatoren; (g) et rør som forbinder kondensatoren til innløpsmanifolden i (i) som er i strømningskommunikasjon med minst én mellomliggende utløpsmanifold i (iii); (h) rør som forbinder hver av de mellomliggende utløpsmanifolder i strømningskommunikasjon med innløpsmanifolden som anvendes i (g) til en trykkreduksjonsanordning, og som forbinder hver trykkreduksjonsanordning til en mellomliggende innløpsmanifold; (i) rør som forbinder utløpsmanifoldene i (i) og manifoldene i (bb) til kompressoren; (j) et rør som forbinder utløpsmanifolden i (ii) som er i strømningskommunikasjon med de mellomliggende utløpsmanifolder til en trykkreduksjonsanordning; (k) en anordning for å sikre strømningskommunikasjon mellom trykkreduksjonsanordningen i (j) og kjelesiden av kjelevarmeveksleren; (1) rør som forbinder kjelesiden av kjelevarmeveksleren til én av innløpsmanifoldene som anvendes i (bb); (m) et rør forbundet til én av de gjenværende innløpsmanifolder i (i); (n) rør som forbinder utløpsmanifolden i (dd) eller den mellomliggende utløpsmanifold i (dd) som er i strømningskommuniksjon med røret i (m) til varmevekslingslegemet i kjelevarmeveksleren; og (o) rør forbundet til utløpsseksjonen av varmevekslingslegemet i kjelevarmeveksleren, hvor røret forløper utvendig i forhold til kjelen.

I en annen foretrukket utførelse, består det ovenfor beskrevne apparat videre av (p) én eller flere ytterligere mellomliggende utløpsmanifolder plassert mellom de mellomliggende manifolder i (iii) og utløpsmanifoldene i (ii), hvor manifoldene er forbundet til passasjen i (aa); (q) én eller flere ytterligere mellomliggende innløpsmanifolder, hvor hver og én av slike manifolder er anordnet på plate-finne-varmeveksleren i umiddelbar nærhet av en mellomliggende utløpsmanifold i (p); (r) et rør, trykkreduksjonsanordninger, et rør som tilveiebringer strømningskommunikasjon mellom hver manifold i (p) og (q) som befinner seg i romlig nærhet av hverandre; (s) for hver mellomliggede innløpsmanifold i (q), en utløpsmanifold i umiddelbar nærhet av manifoldene i (i) eller en mellomliggende utløpsmanifold anordnet langs plate-finne-varmeveksleren mellom manifolden i (i) og den mellomliggende innløpsmanifold i (q); og (t) et varmevekslingslegeme som videre består av passasjer som forbinder hver slik mellomliggende innløpsmanifold i (q) til den korresponderende mellomliggende utløpsmanifold i (s), hvor røret i (1) videre består av slike rør som er nødvendig for å forbinde utløpsmanifoldene i (s) til kompressoren.

Ved den foreliggende oppfinnelse, kan den funksjonalitet som utføres av ekonomiserne eller varmevekslerne innen kjent teknikk oppnås ved å tilveiebringe det nødvendige varmeoverføringsareal og tilhørende kjølepassasjer i de slagloddede aluminiumsplate-finne-varmevekslingsseksjonene som anvendes i den første og annen syklus. På denne måte forbedres den samlede virkningsgrad, og problemer som er forbundet med at viktige kompressorkomponenter utsettes for kryogeniske forhold unngås. Den foreliggende oppfinneriske utførelse benytter fortsatt en hovedmetaneconimizer eller varmeveksler, men denne kan også ha form av en slagloddet aluminiumsplate-finne-varmeveksler.

Det strømningsskjema og den apparatur som er vist på fig. 1-3 er en foretrukket utførelse av oppfinnelsen når den anvendes i en åpen syklus

kaskadeflytendegjøringsprosess, og er vist for illustrative formål. Det som med hensikt er utelatt fra den foretrakkede utførelse er et nitrogenfjerningssystem, fordi et slikt system er avhengig av nitrogeninnholdet i den tilførte gass. Som angitt i den ovenstående omtale av nitrogenfjerningsteknologi, er imidlertid metodikk som kan anvendes ved denne foretrakkede utførelse lett tilgjengelige for fagpersoner innen området. Fagpersoner innen området vil også se at fig. 1-3 er skjematiske, og at mange utstyrsdeler som ville være nødvendige for vellykket drift av et kommersielt anlegg av hensyn til klarheten er utelatt. Slike deler kan eksempelvis omfatte kompressorregulering, strømningsinstramenter og nivåinstramenter og tilhørende regulatorer, ytterligere temperaturstyringer og trykkstyringer, pumper, motorer, filtre, ytterligere varmevekslere, ventiler, osv. Disse delene vil bli tilveiebragt i samsvar med vanlig prosjekteringspraksis.

Den første syklus i kaskadekjøleprosessen er illustrativ for en fremgangsmåte og apparatur som anvender tre trinn med kjøling med kjølemiddel for avkjøling og flytendegjøring av et vanligvis gassformet materiale. Kjølemidlet fra den annen syklis kondenseres i dette trinn, og flere metanrike strømmer, inkludert naturgasstrømmer, avkjøles i denne syklus. Den annen syklus i kaskadekjøleprosessen er illustrativ for en fremgangsmåte og et apparat som anvender to trinn med kjøling med kjølemiddel for avkjøling av et vanligvis gassformet materiale.

For å lette en forståelse av fig. 1-3, korresponderer deler som er nummerert fra 1-99 generelt til prosessbeholdere og utstyr som er direkte forbundet med flytendegjøringsprosessen. Deler som er nummerert fra 100-199 korresponderer med strømningslinjer eller rør som hovedsakelig inneholder metan. Deler som er nummerert fra 200-299 korresponderer med strømningsledninger eller rør som inneholder kjølemidlet etylen eller eventuelt etan. Deler som er nummerert fra 300-399 korresponderer med strømningsledninger eller rør som inneholder kjølemidlet propan. Deler som er nummerert fra 400-499 korresponderer med deler som er forbundet med de slagloddede aluminiumsplate-finne-varmevekslingsseksjonene når én eller flere slike seksjoner omfatter en enkelt varmeveksler.

Med henvisning til fig. 1, blir propan i gassform komprimert i flertrinns-kompressoren 18 som drives av en gassturbindrivinnretning som ikke er vist. De tre kompresjonstrinnene befinner seg fortrinnsvis i én enkelt enhet, selv om hvert kompresjonstrinn kan være en separat enhet og enhetene kan være mekanisk forbundet, slik at de drives av en enkelt drivinnretning. Etter komprimering føres den komprimerte propan gjennom røret 300 til kjøleren 16 hvor den gjøres flytende. Et representativt trykk og en representativ temperatur i det flytende propankjølemiddel før avgassing er ca. 38°C og ca. 1,31 MPa abs. Selv om det ikke er vist på fig. 1, er det foretrukket at en separasjonsbeholder er anordnet nedstrøms kjøleren 16 og oppstrøms den slagloddede aluminiumplate-finne-varmeveksleren 2 for høytrinns propan, for fjerning av gjenværende lette komponenter fra den flytende propan og tilveiebringe variasjonsregulering i systemet. Slike beholdere kan bestå av en enkelttrinns gass-væske-separator, eller den kan være mer avansert og bestå av en akkumulatorseksjon, en kondenseringsseksjon og en absorberingsseksjon, idet de to sistnevnte kan benyttes kontinuerlig eller periodisk kobles inn for fjerning av gjenværende lette komponenter fra propanen. Kjølemiddelstrømmen fra denne beholderen eller strømmen fra kjøleren 16, ettersom hva som benyttes, føres gjennom røret 302 til en høytrinns slagloddet aluminiumsplate-finne-varmevekslingsseksjon 2 for propan, hvor strømmene strømmer gjennom varmevekslingspassasjer 10 hvor det skjer en indirekte varmeveksling. Den avkjølte eller annen kjølemiddelstrøm produseres ved hjelp av røret 303. Denne strømmen blir deretter ved hjelp av en dele-eller separasjonsanordning (vist, men ikke nummerert) delt i to deler, tredje og fjerde kjølemiddelstrøm, og produsert via rørene 304 og 307. Den tredje kjølemiddelstrøm strømmer via røret 304 til en trykkreduksjonsanordning, vist som ekspansjonsventil 14, hvor trykket i den flytende propan reduseres, slik at en del av denne fordampes eller avgasses, og det produseres dermed en høytrinns kjølestrøm. Denne strømmen strømmer deretter gjennom røret 305 og gjennom varmevekslingspassasjen 12, hvor strømmen strømmer i motsatt retning i forhold til strømmene i passasjen 10 og de ennå ikke beskrevne strømmer i passasjene 4, 6 og 8 hvor det skjer en indirekte varmeveksling. Denne strømmen, høytrinns resirkuleringsstrømmen, føres via røret 306 til høytrinns innløpsporten på propankompressoren 18. Under denne strømmingen, vil strømmen generelt passere gjennom en væskeutskiller på inntakssiden. Til plate-finne-varmevekslingsseksjonen 2 blir det også, via røret 100, tilført en naturgasstrøm, en gassformet etylenstrøm blir tilført via røret 202, og en metanrik strøm blir tilført via røret 152. Disse strømmene i strømningspassasjene 6, 8 og 4 og kjølemiddelstrømmen i passasjen 10 strømmer i motsatt retning, mer foretrukket motstrøms, i forhold til strømmen i passasjen 12. Mellom slike strømmer skjer det en indirekte varmeveksling. Strømmene som henholdsvis strømmer i passasjene 4, 6 og 8 produseres via rørene 102, 204 og 154. Strømmen i røret 204 vil bli benevnt den første avkjølte strøm.

Den avkjølte naturgasstrøm i røret 102, den første avkjølte strøm i røret 204 og den

fjerde kjølemiddelstrøm i røret 307, strømmer gjennom de respektive passasjer 22, 24 og 25 i den slagloddede aluminiumsplate-finne-varmevekslingsseksjonen 20 i motsatte retninger, mer foretrukket motstrøms, i forhold til en ennå ikke beskrevet kjølestrøm, hvilket frembringer en ytterligere avkjølt naturgasstrøm, en annen kjølt strøm, og en femte kjølemiddelstrøm som produseres via rørene 110, 206 og 308. Den femte kjølemiddelstrøm blir deretter ved hjelp av en dele- eller separasjonsanordning (vist, men ikke nummerert) delt i to deler, den sjette og syvende kjølemiddelstrøm, som blir

produsert henholdsvis via rørene 309 og 312. Den sjette kjølemiddelstrøm strømmer via røret 309 til en trykkreduksjonsanordning, vist som ekspansjonsventilen 27, hvor trykket i den flytende propan reduseres, slik at et parti av denne fordamper eller avgasses, hvilket frembringer en mellomtrinns kjølestrøm. Denne strømmen strømmer deretter gjennom røret 310 og gjennom varmevekslingspassasjen 26, hvor strømmen strømmer i motsatte retninger i forhold til strømmene i passasjene 22, 24 og 25, og hvor det skjer en indirekte varmeveksling. Den resulterende strøm produseres via røret 311 som en mellomtrinns resirkuleringsstrøm. Denne strømmen returneres til mellomtrinnsinnløpsporten på propankompressoren 18, igjen fortrinnsvis etter at den er ført gjennom en væskeutskiller på inntakssiden.

Den ytterligere avkjølte naturgasstrøm og den annen kjølte strøm blir ført henholdsvis via rør 110 og 206 til respektive varmevekslingslegemer 36 og 38 i kjelevarmeveksleren 34, hvor naturgasstrømmen blir ytterligere kjølt og den annen kjølte strøm hovedsakelig blir gjort flytende. Strømmene blir produsert henholdsvis via rør 112 og 208.

Den syvende kjølemiddelstrøm i røret 312 er forbundet til den slagloddede aluminiumsplate-finne-varmevekslingsseksjon 28, hvor strømmen via passasjen 29 strømmer i motsatt retning av, mer foretrukket motstrøms til, og er i indirekte varmeveksling med et lavtrinns kjølefluid som strømmer gjennom passasjen 30, hvilket via røret 314 frembringer en åttende kjølemiddelstrøm. Den åttende kjølemiddelstrøm strømmer via røret 314 til en trykkreduksjonsanordning, vist som ekspansjonsventilen 32, hvor trykket i den flytende propan reduseres, slik at en del av denne avdampes eller avgasses, hvilket frembringer en to-fase kjølemiddelkjølestrøm. Som tidligere bemerket, kan trykkreduksjonstrinnet skje ved hjelp av en ventil med et rør (vist som 316) som forbinder ventilen til kjelevarmeveksleren, eller det kan skje ved inngang i kjelevarmeveksleren. To-fase kjølestrømmen blir deretter anvendt som et kjølemiddel på kjelesiden av kjelevarmeveksleren 34, hvor strømmen deles i en gassdel og en væskedel, og varmevekslingslegemene i det minste delvis er neddykket i væskedelen. En lavtrinns kjølestrøm tas ut fra kjelesiden av veksleren via røret 318. Dette røret er forbundet til passasjen 30 i varmevekslerseksjonen 28, hvor strømmen strømmer i motsatt retning som og er i indirekte varmeveksling med den syvende kjølemiddelstrøm i passasjen 29, hvilket frembringer en lavtrinns resirkuleringsstrøm. Lavtrinns resirkuleringsstrømmen blir deretter returnert til lavtrinns innløpsporten på kompressoren 18, fortrinnsvis etter at den via røret 320 har strømmet gjennom en væskeutskiller på inntakssiden, hvor strømmen komprimeres slik at den blir en komprimert lavtrinns resirkuleringsstrøm, den kombineres med mellomtrinns resirkuleringsstrømmen for å danne en kombinert mellomtrinns strøm, og den komprimeres slik at det dannes en komprimert mellomtrinns resirkuleringsstrøm. Denne strømmen blir deretter kombinert med høytrinns resirkuleringsstrømmen slik at det dannes en kombinert høytrinns resirkuleringsstrøm, som komprimeres slik at det dannes en komprimert kjølemiddelstrøm som produseres via røret 300.

I én utførelse av oppfinnelsen, er de ovenfor omtalte slagloddede aluminiumsplate-finne-varmevekslingsseksjoner 2, 20 og 28 separate varmevekslere. I en annen utførelse er varmevekslingsseksjonene kombinert i én eller flere vekslere. Selv om dette resulterer i en mer komplisert varmeveksler som har mellomliggende manifolder, gir dette fordeler med hensyn på arrangement og kostnader. Den følgende utførelse, hvor varmevekslerseksjonene befinner seg i en enkelt varmevekslingsseksjon, er en foretrukket utførelse.

Med hensyn på terminologi, vil det i den følgende omtale bli vist til elementer i en første strøm, en annen strøm, en tredje strøm, en fjerde strøm, en femte strøm og en sjette strøm. Et eksempel på slik henvisning er terminologien "første strøms mellomliggende manifold". I denne sammenheng vises det til et gitt element, dvs. en mellomliggende manifold, til hvilken det er rettet i det minste en del av en gitt strøm, dvs. den første strøm. Den første strøms innløpsmanifold, den første strøms mellomliggende manifold og den første strøms utløpsmanifold viser derfor til manifolder som er forbundet til en felles strømningspassasje i en plate-finne-varmeveksler som den første strøm kan strømme gjennom.

I den ovennevnte foretrakkede utførelse, anvendes en slagloddet aluminiumsplate-finne-varmeveksler som skjematisk er vist på fig. 2. Den viste veksler består av (i) første, andre og tredje strøms innløpsmanifolder 450, 451, 452 og en fjerde strøms utløpsmanifold 453 som befinner seg i umiddelbar nærhet av hverandre nær en ende av plate-finne-varmeveksleren 495; (ii) en tredje strøms utløpsmanifold 458 og en sjette strøms innløpsmanifold 462 som befinner seg i umiddelbar nærhet av hverandre, nær den ende som befinner seg motsatt den som er angitt i (i); (iii) tredje, fjerde og femte strøms mellomliggende manifolder i (iii) 456, 459, 461 romlig plassert langs veksleren mellom manifoldene i (i) og (ii), og i romlig nærhet av hverandre; (iv) første, andre, tredje, femte og sjette strøms mellomliggende manifolder i (iv) 454, 455, 457, 460, 463 romlig plassert langs veksleren mellom manifoldene i (iii) og manifoldene i (ii); og (v) et varmevekslingslegeme inne i plate-finne-varmeveksleren som består av minst ett varmevekslingsrør (dvs. passasje) 470 som forbinder den første strøms innløpsmanifold 450 og den første strøms mellomliggende manifold i (iv) 454, i det minste én varmevekslingskanal 471 som forbinder den annen strøms innløpsmanifold 451 og den annen strøms mellomliggende manifold i (iv) 455, i det minste én varmevekslingskanal som forbinder den tredje strøms innløpsmanifold 452, den tredje strøms mellomliggende manifold i (iii) 456, den tredje strøms mellomliggende manifold i (iv) 457 og den tredje strøms utløpsmanifold 458 (slike kanaler er vist på fig. 2 som 472, 473 og 474), i det minste en varmevekslingskanal 475 som forbinder den fjerde strøms mellomliggende manifold 459 til den fjerde strøms utløpsmanifold 453, i det minste én varmevekslingskanal 476 som forbinder den femte strøms innløpsmanifold i (iv) 460 til den femte strøms mellomliggende manifold i (iii) 461, og minst én varmevekslingskanal 477 som forbinder den sjette strøms innløpsmanifold 462 til den sjette strøms mellomliggende manifold i (iv) 463. Denne utførelsen omfatter i tillegg to trykkreduksjonsanordninger 14 og 27. Trykkreduksjonsanordningen 14 er via røret 304 forbundet til den tredje strøms mellomliggende manifold i (iii) 456, og via røret 305 til den fjerde strøms mellomliggende manifold i (iii) 459. Trykkreduksjonsanordningen 27 er via røret 309 forbundet til den tredje strøms mellomliggende manifold i (iv) 457, og via røret 310 forbundet til den femte mellomliggende manifold i (iv) 460.1 denne utførelse er røret 100 forbundet til den første strøms innløpsmanifold 450, røret 202 er forbundet til den annen strøms innløpsmanifold 451, røret 302 er forbundet til den tredje strøms innløpsmanifold 452, røret 306 er forbundet til den fjerde strøms innløpsmanifold 453, røret 110 er forbundet til den første strøms mellomliggende manifold 454, røret 206 er forbundet til den annen strøms mellomliggende manifold 455, røret 314 er forbundet til den tredje strøms utløpsmanifold 458, røret 318 er forbundet til den sjette strøms innløpsmanifold 462, røret 320 er forbundet til den sjette strøms mellomliggende manifold 463, og røret 311 er forbundet til den femte strøms mellomliggende manifold 461.1 en annen tilsvarende utførelse, kan manifoldene og de innvendige passasjer som er forbundet med den femte strøms mellomliggende manifold ved (iii) og den sjette strøms mellomliggende manifold ved (iv) flyttes slik at utløpene befinner seg nærmere eller er i umiddelbar nærhet av manifoldene (i), som på fig. 2 er vist som overføringskanaler 480, 481 og 482, og manifoldposisjoner 467, 468 og 469. På lignende måte kan den første strøms og annen strøms mellomliggende manifolder i (iv) og tilhørende passasjer flyttes slik at de befinner seg nærmere manifoldene i (ii), som er vist henholdsvis som varmeoverføringskanaler 478 og 479 og manifoldposisjoner 465 og 466. Disse sistnevnte utførelser er på fig. 2 vist med stiplede linjer.

I den annen kjølesyklus i den foretrakkede utførelse som er vist på fig. 1, blir naturgasstrømmen, dvs. det vanligvis gassformede materiale, kondensert. Kjølemiddelstrømmen som benyttes i denne syklus er fortrinnsvis etylen. Som vist på fig. 1, blir en lavtrinns resirkuleringsstrøm som tilføres via røret 232 komprimert, og den resulterende komprimerte lavtrinns resirkuleringsstrøm blir fortrinnsvis ført bort fra kompressoren 40 med røret 234, avkjølt i mellomtrinnskjøleren 71, returnert til kompressoren via røret 236, og kombinert med en høytrinns resirkuleringsstrøm som tilføres fra røret 216, hvoretter den kombinerte strøm komprimeres, hvilket produserer en komprimert kjølemiddelstrøm fra røret 200. Et foretrakket trykk for den komprimerte kjølemiddelstrøm er ca. 2,07 MPa abs. De to kompressortrinn befinner seg fortrinnsvis i én enkelt modul, selv om hver av dem kan være en separat modul og modulene kan være mekanisk forbundet til en felles drivinnretning. Den komprimerte etylen, som i denne syklus også benevnes den komprimerte kjølemiddelstrøm, føres via røret 200 fra kompressoren til nedstrømskjøleren 72. Produktet fra kjøleren strømmer via røret 202 og blir som tidligere omtalt ført inn i den første syklus, hvor strømmen blir ytterligere avkjølt, gjort flytende og returnert i røret 208. Denne strømmen strømmer fortrinnsvis til en separasjonsbeholder 41 som sørger for uttak av gjenværende lette komponenter fra den flytende strøm, og som også tilveiebringer utjevningsvolum for kjølestrømmen. Slike beholdere kan utgjøres av en enkelttrinns gass/væske-separator, eller de kan være mer avanserte og bestå av en akkumulatorseksjon, en kondenseringsseksjon og en absorberingsseksjon, idet de to sistnevnte kan benyttes kontinuerlig eller periodisk kobles inn for fjerning av gjenværende lette komponenter fra kjølemidlet. En kjølemiddelstrøm, som her med hensyn på den annen syklus benevnes en første kjølemiddelstrøm, produseres via røret 209 fra beholderen 41.

Den kjølte naturgasstrøm (et vanligvis gassformet materiale) som produseres fra røret 112 kombineres med en ennå ikke beskrevet metanrik strøm som frembringes fra røret 156. Denne kombinerte strøm, som strømmer i røret 114, og den første kjølemiddelstrøm, som strømmer i røret 209, føres til den første slagloddede aluminiumsplate-finne-varmevekslingsseksjon 42 i denne syklus, hvor disse strømmer strømmer i motsatte retninger gjennom varmevekslingspassasjene 44 og 46, mer foretrukket strømmer de motstrøms til og i indirekte varmeveksling med en ennå ikke beskrevet høytrinns kjølestrøm, og valgfritt en lavtrinns kjølestrøm som respektivt strømmer i passasjene 48 og 50. En kjølt strøm, som her benevnes en annen kjølemiddelstrøm, produseres fra passasjen 46 via røret 210. Denne strømmen blir deretter ved hjelp av en dele- eller separasjonsanordning (vist, men ikke nummerert) delt i to deler, tredje og fjerde kjølemiddelstrøm, og produsert via rør 212 og 218. Den tredje kjølemiddelstrøm som kommer fra røret 212 strømmer til en trykkreduksjonsanordning, vist som en ekspansjonsventil 52, hvor trykket i det flytende etylen reduseres slik at en del av denne avdampes eller avgasses, slik at det frembringes en høytrinns kjølestrøm. Denne strømmen strømmer deretter gjennom røret 214 og gjennom varmevekslingspassasjen 48, slik at det frembringes en høytrinns resirkuleringsstrøm som via røret 216 transporteres til høytrinns innløpsporten på kompressoren 40.

Fra passasjen 44, gjennom røret 116, produseres det en ytterligere avkjølt naturgasstrøm, som valgfritt kan kombineres med en metanrik resirkuleringsstrøm som tilføres fra røret 158. Den resulterende strøm føres via røret 120 til varmevekslingslegemet 59 i kjelevarmeveksleren 58, hvor strømmen hovedsakelig gjøres flytende og den resulterende strøm produseres via røret 122.

Den fjerde kjølemiddelstrøm transporteres via røret 218 til passasjen 54 i den annen slagloddede aluminiumsplate-finne-varmevekslerseksjon 53. Den fjerde kjølemiddelstrøm strømmer i motsatt retning, mer foretrukket motstrøms, til og er i indirekte varmeveksling med et lavtrinns kjølefluid som gjennom passasjen 55 strømmer i varmevekslingsseksjonen 53, og det produseres dermed en femte kjølemiddelstrøm i røret 220. Den femte kjølemiddelstrøm strømmer via røret 220 gjennom en trykkreduksjonsanordning, vist som ekspansjonsventilen 56, hvor trykket i den flytende etylen reduseres, slik at en del av denne fordamper eller avgasses, hvilket frembringer en to-fase kjølemiddelstrøm. Som tidligere bemerket, kan trykkreduksjonstrinnet skje via en ventil med et rør (vist som 226) som forbinder ventilen til kjelevarmeveksleren, eller det kan skje ved inngang i kjelevarmeveksleren. Den resulterende to-fase kjølemiddelstrøm blir deretter anvendt som et kjølemiddel på kjelesiden av kjelevarmeveksleren 58, hvor strømmen deles i gass- og væskedeler, og varmevekslingslegemene i det minste delvis er neddykket i væskedelen. En lavtrinns kjølestrøm tas via røret 228 ut på kjølesiden av veksleren. Dette røret er forbundet til passasjen 55 i varmevekslerseksjonen 53, hvor strømmen strømmer i motsatte retninger til og er i indirekte varmeveksling med fluidet i passasjen 54, hvilket frembringer en lavtrinns resirkuleringsstrøm. Denne strømmen returneres via røret 232 til lavtrinns innløpsporten på kompressoren 40. Valgfritt, og som avbildet på fig. 1, kan denne strømmen også strømme til den første plate-finne-varmeveksler i syklusen, 42, via røret 230 og gjennom passasjen 50, hvor strømmen strømmer i motsatte retninger, mer foretrukket motstrøms til fluidene i passasjene 44 og 46, og varmes ytterligere opp før den gjennom røret 232 strømmer til kompressoren. Fordi man ikke ønsker at visse kompressorkomponenter skal utsettes for kryogeniske forhold, er dette siste foretrukket.

I én utførelse av oppfinnelsen er de slagloddede aluminiumsplate-finne-varmevekslingsseksj onene 42 og 53 som befinner seg i den annen syklus separate varmevekslere. I en annen utførelse er varmevekslingsseksjonene kombinert i en enkelt varmeveksler. Selv om dette resulterer i en mer komplisert varmeveksler som har mellomliggende manifolder, gir dette fordeler med hensyn på arrangement og kostnader. Den følgende utførelse hvor varmevekslerseksj onene er kombinert i en enkelt varmevekslingsseksjon er en foretrukket utførelse. Med hensyn på terminologi i den følgende beskrivelse, vil det bli vist til elementer i en første strøm, annen strøm, tredje strøm og fjerde strøm, eksempelvis en første strøms mellomliggende manifold. I denne sammenheng vises det til et gitt element, dvs. en mellomliggende manifold, til hvilken det er ført i det minste en del av en gitt strøm, dvs. den første strøm. En annen strøms innløpsmanifold, annen strøms mellomliggende manifold og annen strøms utløpsmanifold viser derfor til manifolder som er forbundet til en felles strømningspassasje i en plate-finne-varmeveksler som den annen strøm kan strømme gjennom.

I en foretrukket utførelse, som er vist på fig. 3, anvendes en slagloddet aluminiumsplate-finne-varmeveksler 490, som består av (i) første strøms og annen strøms innløpsmanifolder 401 og 402, og tredje strøms og fjerde strøms utløpsmanifolder 403 og 404, plassert i umiddelbar nærhet av hverandre, nær en ende av plate-finne-varmeveksleren; (ii) en annen strøms utløpsmanifold 408 og en fjerde strøms innløpsmanifold 409 anordnet i umiddelbar nærhet av hverandre ved den ende som er motsatt den som er angitt i (i); (iii) en første strøms mellomliggende manifold 405, en annen strøms mellomliggende manifold 406, og en tredje strøms mellomliggende manifold 407, idet disse manifoldene befinner seg mellom manifoldene i (i) og (ii) på plate-finne-varmeveksleren; (iv) et varmevekslingslegeme inne i plate-finne-varmeveksleren som består av minst én varmevekslingskanal eller -passasje 420 som forbinder den første strøms innløpsmanifold 401 og den annen strøms mellomliggende manifold 405, i det minste én varmevekslingskanal 424 som forbinder den annen strøms innløpsmanifold 402 til den annen strøms mellomliggende manifold 406, og minst én varmevekslingskanal 424 som forbinder den annen strøms mellomliggende manifold 406 til den annen strøms utløpsmanifold 408, minst én varmevekslingskanal 424 som forbinder den tredje strøms mellomliggende manifold 407 til den tredje strøms utløpsmanifold 403, og minst én varmevekslingskanal 424 som forbinder den fjerde strøms innløpsmanifold 409 til den fjerde strøms utløpsmanifold 404. Trykkreduksjonsanordningen 52 er via røret 212 forbundet til den annen strøms mellomliggende manifold 406, og via røret 214 forbundet til den tredje strøms mellomliggende manifold 407.1 denne utførelse er røret 114 forbundet til den første strøms innløpsmanifold 401, røret 116 er forbundet til den første strøms mellomliggende manifold 405, røret 209 er forbundet til en annen strøms innløpsmanifold 402, røret 220 er forbundet til den tredje strøms utløpsmanifold 408, røret 216 er forbundet til den tredje strøms utløpsmanifold 403, røret 228 er forbundet til den fjerde strøms innløpsmanifold 409 og røret 232 er forbundet til den fjerde strøms utløpsmanifold 404.1 en valgfri utførelse er den første strøms mellomliggende manifold 405 og tilhørende strømningspassasjer anordnet slik at manifolden befinner seg i umiddelbar nærhet av manifoldene i (ii). Dette er på fig. 3 vist med stiplede linjer, med tillegg av strømningspassasjen 426 til strømningspassasjen 420, og ved at den første strøms mellomliggende manifold 405 er erstattet av den første strøms utløpsmanifold 410.1 en annen utførlse er varmevekslingskanalen 424 gjort kortere, vist som kanalen 425, og den fjerde strøms utløpsmanifold 404 er erstattet av en fjerde strøms mellomliggende manifold 411. Disse utforminger er på fig. 3 vist med stiplede linjer.

Gassen i røret 154, dvs. en komprimert resirkulert metankjølemiddelstrøm, mates til hovedmetanvarmeveksleren (main methane economizer) 74 som vil bli beskrevet i nærmere detalj, hvor strømmen avkjøles via indirekte varmevekslingsanordninger. I en utførelse som er vist på fig. 1, blir strømmen som tilføres gjennom røret 154 avkjølt i hovedmetanvarmeveksleren 74 via den indirekte varmevekslingsanordning 97, en del tas ut via røret 156, og den gjenværende strøm blir videre avkjølt via den indirekte varmevekslingsanordning 98 og produsert via røret 158. Dette er en foretrukket utførelse. I denne utførelsen med delt strøm, blir en del av den komprimerte metanresirkuleringsstrøm som tilføres gjennom røret 156 kombinert med naturgasstrømmen i røret 112 umiddelbart oppstrøms den annen syklus, og den gjenværende del som tilføres gjennom røret 158 kombineres med strømmen i røret 116 umiddelbart oppstrøms kjelevarmeveksleren 58, hvor hoveddelen av flytendegjøringen av naturgasstrømmen skjer. I en enklere utførelse (dvs. mindre foretrukket med hensyn på prosessvirkningsgrad), blir metanresirkuleringsstrømmen i sin helhet avkjølt i hovedmetanvarmeveksleren 74 og via røret 158 kombinert med naturgasstrømmen i røret 112 umiddelbart oppstrøms den annen syklus.

Den flytende strøm som produseres fra kjelevarmeveksleren gjennom røret 122 har generelt en temperatur på ca. -87°C og et trykk på ca. 4,14 MPa. Denne strømmen blir gjennom røret 122 ført til hovedmetanvarmeveksleren 74, hvor strømmen ytterligere avkjøles av den indirekte varmevekslingsanordning 76, som heretter vil bli forklart. Fra hovedmetanvarmeveksleren 74 går den flytende gass gjennom røret 124, og dens trykk reduseres med en trykkreduksjonsanordning som er vist som ekspansjonsventilen 78, som selvsagt fordamper eller avgasser en del av gasstrømmen. Den avgassede strøm blir deretter ført til metan høytrinns avgassingsbeholderen 80, hvor den separeres i en gassfase som avgis gjennom røret 126 og en væskefase som avgis gjennom røret 130. Gassfasen blir deretter via røret 126 overført til hovedmetanvarmeveksleren, hvor dampen via den indirekte varmeoverføringsanordning 82 funksjonerer som et kjølemiddel. Dampen forlater hovedmetanvarmeveksleren via røret 128, som er forbundet til høytrinns trykkinnløpsporten på kompressoren 83, hvorfra det produseres en komprimert metanstrøm som via røret 150 føres til en kjøler 86 hvor strømmen avkjøles og produseres via røret 152.

Væskefasen som produseres fra røret 130 føres gjennom en annen metanvarmeveksler 87, hvor væsken avkjøles ytterligere av nedstrøms avgassingsdamper i den indirekte varmevekslingsanordning 88, som fortrinnsvis er anordnet til å tilveiebringe væskestrøm i motsatte retninger i forhold til de nedstrøms dampstrømmer. Den avkjølte væske forlater den annen metanvarmeveksler 87 gjennom røret 132, og ekspanderes eller avgasses via trykkreduksjonsanordninger som er vist som ekspansjonsventilen 91, for ytterligere reduksjon av trykket og samtidig avdampe en annen del av væsken. Denne avgassingsstrømmen føres deretter til mellomtrinns metan avgassingsbeholderen 92, hvor strømmen separeres i en gassfase som føres gjennom røret 136 og en væskefase som føres gjennom røret 134. Gassfasen strømmer gjennom røret 136 til den annen metanvarmeveksler 87, hvor dampen via den indirekte varme veks leranordning 89 avkjøler væsken som er tilført til 87 gjennom røret 130. Røret 138 funksjonerer som et strømningsrør mellom den indirekte varmevekslingsanordning 89 i den annen metanvarmeveksler 87 og den indirekte varmeoverføringsanordning 95 i hovedmetanvarmeveksleren 74. Denne dampen forlater hovedmetanvarmeveksleren 74 via røret 140, som er forbundet til mellomtrinnsinnløpet på metankompressoren 83.

Væskefasen som forlater mellomtrinnsavgassingsbeholderen 92 via røret 134 får trykket ytterligere redusert ved at den passerer gjennom en trykkreduksjonsanordning som er vist som en ekspansjonsventil 93. Igjen blir en tredje del av den flytende gass fordampet eller avgasset. Fluidene fra ekspansjonsventilen 93 føres til slutt-trinns eller lavtrinns avgassingsbeholderen 94.1 avgassingsbeholderen 94 blir en dampfase utseparert og gjennom røret 144 ført til den annen metanvarmeveksler 87, hvor dampen via den indirekte varmevekslingsanordning 90 funksjonerer som et kjølemiddel, forlater den annen metanvarmeveksler via røret 146 som er forbundet til den første metanvarmeveksler 74, hvor dampen via den indirekte varmevekslingsanordning 96 funksjonerer som et kjølemiddel, og til slutt forlater den den første metanvarmeveksler via røret 148, som er forbundet til lavtrinnsinnløpsporten på kompressoren 83. Fortrinnsvis, og som vist på fig. 1, strømmer dampstrømmene i den indirekte varmevekslingsanordning 82, 95 og 96 i hovedmetanvarmeveksleren 74 i motsatt retning i forhold til væskestrømmen i den indirekte varmevekslingsanordning 76 og dampstrømmene i de indirekte varmevekslingsanordninger 97 og 98.

Det flytende naturgassproduktet fra avgassingsbeholderen 94, som tilnærmet er ved atmosfærisk trykk, føres gjennom røret 142 til lagerenheten. Den avkokte LNG-dampstrøm fra lagerenheten som har lavt trykk og lav temperatur, og valgfritt den dampen som returneres fra avkjølingen av nedkjøringsledningene som er forbundet med LNG-lastesystemet, blir fortrinnsvis gjenvunnet ved at en slik strøm eller slike strømmer blir ført sammen med lavtrykks avgassingsdamper som er tilstede i ett av rørene 144, 146 eller 148; idet valget av rør gjøres ut fra et forsøk på best mulig tilpassing til temperaturen i dampstrømmen.

Som vist på fig. 1, er de tre kompresjonstrinn som tilveiebringes av kompressoren 83 fortrinnsvis anordnet i én enkelt enhet. Hvert kompresjonstrinn kan imidlertid utgjøres av en separat enhet, hvor enhetene er mekanisk sammenkoblet for drift av en enkelt drivinnretning. Den komprimerte gass fra lavtrinnsseksjonen blir fortrinnsvis ført gjennom en mellomtrinnskjøler 85, og kombineres med mellomtrykksgassen i røret 140 før det annet kompresjonstrinn. Den komprimerte gass fra mellomtrinnet i kompressoren 83 blir fortrinnsvis ført gjennom en mellomtrinnskjøler 84, og kombineres med høytrykksgassen i røret 140 før det tredje kompresjonstrinn. Den komprimerte gass blir avgitt fra høytrinns metankompressoren gjennom røret 150, kjøles i kjøleren 86, og føres via røret 152 til høytrykks propankjøleren, som tidligere omtalt.

Fig. 1 viser ekspansjonen av den flytende fase ved hjelp av ekspansjonsventiler med etterfølgende separasjon av gass- og væskedeler i kjøleren eller kondensatoren. Selv om dette forenklede system virker og i enkelte tilfeller blir benyttet, er det ofte mer effektivt og virksomt å utføre trinn med delvis fordamping og separasjon i separat utstyr, f.eks. kan en ekspansjonsventil og en separat avgassingsbeholder anvendes før strømmen av enten den utseparerte damp eller væske føres til en kjøler. På en lignende måte er visse prosess-strømmer som gjennomgår ekspansjon ideelle kandidater til anvendelse av en hydraulisk ekspander eller en gassekspander, ettersom hva som benyttes, som en del av trykkreduksjonsanordningene, hvilket muliggjør uttak av arbeidsenergi og også lavere tofase temperaturer.

Med hensyn på kompressor/driverinnretningene som anvendes i prosessen, så viser fig. 1 individuelle kompressor/driverinnretninger (dvs. et enkelt kompresjonstog) for propan-, etylen- og det åpne syklus-metankompresjonstrinn. I en foretrukket utførelse for en kaskadeprosess, kan imidlertid prosessens pålitelighet forbedres betydelig ved å anvende flere kompresjonstog som omfatter to eller flere kompressor/drivinnretningskombinasjoner i parallell istedenfor de avbildede enkeltstående kompressor/driverinnretninger. I tilfelle en kompressor/driverinnretning blir utilgjengelig, kan prosessen fortsatt opereres med redusert kapasitet.

Selv om det her har blitt vist til spesifikke kryogeniske fremgangsmåter, materialer, deler av utstyr og reguleringsinstrumenter, skal det forstås at slike spesifikke angivelser ikke skal anses som begrensende, men kun er inkludert for illustrasjon og for å angi den beste måten for utførelse av oppfinnelsen.

Claims

1. Fremgangsmåte til kjøling av en gassformet strøm, karakterisert vedat den omfatter følgende trinn: (a) la den gassformede strøm og en kjølemiddelstrøm, særlig hvor den gassformede strøm hovedsakelig er metan, og kjølemiddelstrømmen hovedsakelig er etylen eller etan, strømme gjennom én eller flere slagloddede aluminiumsplate-finne-varmevekslingsseksjoner, hvor strømmene er i indirekte varmeveksling med og strømmer i motsatt retning som én eller flere kjølestrømmer, hvor den ene eller de flere kjølestrømmer er dannet ved (i) uttak av en sidestrøm fra kjølemiddelstrømmen eller en del av denne som er produsert fra én av plate-finne-varmevekslingsseksjonene; (ii) reduksjon av trykket i sidestrømmen, hvilket genererer en kjølestrøm; og (iii) la kjølestrømmen strømme til den varmevekslingsseksjonen hvorfra kjølemiddelstrømmen i (i) ble produsert, hvorved kjølestrømmen blir én av kjølestrømmene i (a); (b) la kjølemiddelstrømmen strømme separat fra den siste varmevekslingsseksjon i (a), gjennom en slagloddet aluminiumsplate-finne-varmevekslingsseksjon hvor strømmen er i indirekte varmeveksling med og strømmer i motsatt retning som en fordampet kjølemiddelstrøm; (c) reduksjon av trykket i kjølemiddelstrømmen fra varmevekslingsseksjonen i trinn (b); (d) anvendelse av strømmen i trinn (c) som et kjølemiddel på kjelesiden av en kjelevarmeveksler, hvilket frembringer en fordampet kjølemiddelstrøm; (e) oppvarming av den fordampede kjølemiddelstrøm i (d) ved at den strømmer gjennom i det minste plate-finne-varmevekslingsseksjonen i (b); (f) komprimering av kjølemiddelstrømmene i trinn (a) og den oppvarmede fordampede kjølemiddelstrøm i trinn (e); (g) avkjøling av den komprimerte strøm i trinn (f); og (h) la den gassformede strøm fra trinn (a) strømme gjennom varmevekslingslegemesiden på kjelevarmeveksleren, hvilket frembringer en væskeholdig strøm, særlig hvor den væskeholdige strøm fra kjelevarmeveksleren hovedsakelig består av væske, særlig hvor fremgangsmåten omfatter det ytterligere trinn: (i) la den oppvarmede fordampede kjølemiddelstrøm i trinn (e) strømme gjennom én eller flere av varmevekslingsseksjonene i trinn (a), hvor strømmen strømmer i motsatt retning i forhold til kjølemiddelstrømmen i varmevekslingsseksjonen før kompresjonstrinnet i (f).

2. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert vedå: (a) la den gassformede strøm og en første kjølemiddelstrøm strømme gjennom en første slagloddet aluminiumsplate-finne-varmevekslingsseksjon, hvor strømmene er i indirekte varmeveksling med og strømmer i motsatte retninger som en høytrinns kjølestrøm, hvilket frembringer en første kjølt strøm og en annen kjølemiddelstrøm; (b) la den første avkjølte strøm strømme gjennom varmevekslingslegemet i en kjelevarmeveksler, hvilket frembringer en væskeholdig strøm, særlig hvor den væskeholdige strøm fra kjelevarmeveksleren hovedsakelig består av væske. (c) separasjon av den annen kjølemiddelstrøm i en tredje kjølemiddelstrøm og en fjerde kjølemiddelstrøm; (d) reduksjon av trykket i den tredje kjølemiddelstrøm, hvilket frembringer høytrinns kjølestrømmen; (e) la høytrinns kjølestrømmen strømme gjennom den første varmevekslingsseksjon, hvilket frembringer en høytrinns resirkuleringsstrøm; (f) la den fjerde kjølemiddelstrøm strømme gjennom en annen slagloddet aluminiumsplate-finne-varmevekslingsseksjon, hvor strømmen er i indirekte varmeveksling med og strømmer i motsatte retninger som en lavtrinns kjølestrøm, hvilket frembringer en femte kjølemiddelstrøm; (g) reduksjon av trykket i den femte kjølemiddelstrøm, hvilket frembringer en tofase kjølemiddelstrøm; (h) anvendelse av strømmen i trinn (g) som et kjølemiddel på kjelesiden i en kjelevarmeveksler hvor det befinner seg gass- og væskedeler, og varmevekslingslegemet i det minste delvis er neddykket i væskedelen; (i) uttak av lavtrinns kjølestrømmen fra gassdelen på kjelesiden i kjelevarmeveksleren; (j) la lavtrinns kjølestrømmen strømme gjennom den annen varmevekslingsseksjon, hvilket frembringer en lavtrinns resirkuleringsstrøm; (k) komprimering av lavtrinns resirkuleringsstrømmen, hvilket frembringer en komprimert lavtrinns resirkuleringsstrøm; (1) kombinering av den komprimerte lavtrinns resirkuleringsstrøm og høytrinns resirkuleringsstrømmen, hvilket frembringer en kombinert høytrinnsstrøm; (m) komprimering av den kombinerte høytrinnsstrøm til et forhøyet trykk, hvilket frembringer en komprimert kjølemiddelstrøm; og (n) avkjøling av den komprimerte kjølemiddelstrøm, særlig hvor den gassformede strøm hovedsakelig er etylen eller etan, og den første kjølemiddelstrøm hovedsakelig er propan, eller hvor den gassformede strøm hovedsakelig er metan, og den første kjølemiddelstrøm hovedsakelig er etylen eller etan, fortrinnsvis videre omfatter et trinn med kombinering av den første kjølte strøm med en forkjølt metanrik gasstrøm før den strømmer til varmevekslingslegemet i kjelevarmeveksleren, særlig hvor fremgangsmåten ytterligere omfatter et trinn for: (0) la lavtrinns resirkuleringsstrømmen strømme gjennom den første varmevekslingsseksjon i indirekte varmeveksling med og i motsatt retning som både den første kjølemiddelstrøm og den gassformede strøm før komprimeringstrinnet i (k), særlig hvor den første slagloddede aluminiumsplate-finne-varmevekslingsseksjon og den annen slagloddede aluminiumsplate-finne-varmevekslingsseksjon befinner seg i en enkelt slagloddet aluminiumsplate-finne-varmeveksler.

3. Fremgangsmåte i henhold til krav 2, karakterisert vedå: (a) la den gassformede strøm og en første kjølemiddelstrøm strømme gjennom en første slagloddet aluminiumsplate-finne-varmevekslingsseksjon, hvor strømmene er i indirekte varmeveksling med og strømmer i motsatt retning som en høytrinns kjølestrøm, hvilket frembringer en første kjølt strøm og en annen kjølemiddelstrøm; (b) separasjon av den annen kjølemiddelstrøm i en tredje kjølemiddelstrøm og en fjerde kjølemiddelstrøm; (c) reduksjon av trykket i den tredje kjølemiddelstrøm, hvilket frembringer høytrinns kjølestrømmen; (d) la høytrinns kjølestrømmen strømme gjennom den første varmevekslingsseksjon, hvilket frembringer en høytrinns resirkuleringsstrøm; (e) la den første kjølte strøm og den fjerde kjølemiddelstrøm strømme gjennom en annen slagloddet aluminiumsplate-finne-varmevekslingsseksjon, hvor strømmene er i indirekte varmeveksling med og strømmer i motsatt retning som en mellomtrinns kjølestrøm, hvilket frembringer en annen kjølt strøm og en femte kjølemiddelstrøm; (f) separasjon av den femte kjølemiddelstrøm i en sjette kjølemiddelstrøm og en syvende kjølemiddelstrøm; (g) reduksjon av trykket i den sjette kjølemiddelstrøm, hvilket frembringer en mellomtrinns kjølestrøm; (h) la mellomtrinns kjølestrømmen strømme gjennom den annen varmevekslingsseksjon, hvilket frembringer en mellomtrinns resirkuleringsstrøm; (1) la den syvende kjølemiddelstrøm strømme gjennom en tredje slagloddet aluminiumsplate-finne-varmevekslingsseksjon, hvor strømmen er i indirekte varmeveksling med og strømmer i motsatt retning som en lavtrinns kjølestrøm, hvilket frembringer en åttende kjølemiddelstrøm; (j) la den annen kjølte strøm strømme gjennom varmevekslingslegemet i en kjelevarmeveksler, hvilket frembringer en ytterligere avkjølt strøm, særlig hvor den ytterligere kjølte strøm fra kjelevarmeveksleren hovedsakelig består av væske; (k) reduksjon av trykket i den syvende kjølemiddelstrøm, hvilket frembringer en tofase kjølemiddelstrøm; (1) anvendelse av strømmen i trinn (k) som et kjølemiddel på kjelesiden i en kjelevarmeveksler, hvor det befinner seg gass- og væskedeler og varmevekslingslegemet i det minste delvis er neddykket i væskedelen; (m) uttak av lavtrinns kjølestrømmen fra gassdelen på kjelesiden i kjelevarmeveksleren; (n) la lavtrinns kjølestrømmen strømme gjennom den tredje plate-finne-varmevekslingsseksjon, hvilket frembringer en lavtrinns resirkuleringsstrøm; (o) komprimering av lavtrinns resirkuleringsstrømmen, hvilket frembringer en komprimert lavtrinns resirkuleringsstrøm; (p) kombinering av den komprimerte lavtrinns resirkuleringsstrøm og mellomtrinns resirkuleringsstrømmen, hvilket frembringer en kombinert mellomtrinnsstrøm; (q) komprimering av den kombinerte mellomtrinnsstrøm til et forhøyet trykk, hvilket frembringer en komprimert mellomtrinns resirkuleringsstrøm; (r) kombinering av den komprimerte mellomtrinns resirkuleringsstrøm og høytrinns resirkuleringsstrømmen, hvilket frembringer en kombinert høytrinns resirkuleringsstrøm; (s) komprimering av den kombinerte høytrinns resirkuleringsstrøm til et forhøyet trykk, hvilket frembringer en komprimert kjølemiddelstrøm; og (t) kjøling av den komprimerte kjølemiddelstrøm, særlig hvor den gassformede strøm hovedsakelig er etylen eller etan, og den første kjølemiddelstrøm hovedsakelig er propan, idet fremgangsmåten fortrinnsvis omfatter ytterligere trinn for: (u) la en hovedsakelig metanstrøm strømme gjennom den første varmevekslingsseksjon i indirekte varmeveksling med og i motsatt retning som høytrinns kjølestrømmen, hvilket frembringer en første kjølt metanstrøm; (v) la den første kjølte metanstrøm strømme gjennom den andre varmevekslingsseksjon i indirekte varmeveksling med og i motsatt retning som mellomtrinns kjølestrømmen, hvilket frembringer en annen kjølt metanstrøm; og (w) la den annen kjølte metanstrøm strømme gjennom et annet varmevekslingslegeme, hvor det annet varmevekslingslegeme befinner seg i kjelen i kjelevarmeveksleren i trinn (1), hvilket frembringer en tredje kjølt metanstrøm; eller i tillegg omfatter ytterligere trinn for: (u) la mellomtrinns resirkuleringsstrømmen strømme gjennom den første varmevekslingsseksjon i indirekte varmeveksling med og i motsatt retning som den gassformede strøm og den første kjølemiddelstrøm før kompresjonstrinnet; eller særlig hvor fremgangsmåten omfatter ytterligere trinn for: (u) la lavtrinns resirkuleringsstrømmen strømme gjennom den annen vekslingsseksjon i indirekte varmeveksling med og i motsatt retning som den første kjølte strøm og den fjerde kjølemiddelstrøm før kompresjonstrinnet; fortrinnsvis i tillegg omfatter ytterligere trinn for: (v) la mellomtrinns resirkuleringsstrømmen strømme gjennom den første varmevekslingsseksjon i indirekte varmeveksling med og i motsatt retning som den gassformede strøm og den første kjølemiddelstrøm før kompresjonstrinnet; eller særlig hvor den gassformede strøm hovedsakelig er metan, og den første kjølemiddelstrøm hovedsakelig er etylen eller etan, fortrinnsvis omfatter ytterligere et trinn med kombinering av den annen kjølte strøm og en forkjølt metanrik gasstrøm før den kombinerte strøm strømmer gjennom varmevekslingslegemet i kjelevarmeveksleren, særlig hvor to eller flere av varmevekslingsseksjonene valgt fra gruppen bestående av den første plate-finne-varmevekslingsseksjon, den annen plate-finne-varmevekslingsseksjon og den tredje plate-finne-varmevekslingsseksjon befinner seg i en enkelt slagloddet aluminiumsplate-finne-varmeveksler.

4. Fremgangsmåte i henhold til krav 2, karakterisert vedå: (a) la den gassformede strøm og en første-syklus kjølemiddelstrøm strømme gjennom en første slagloddet aluminiumsplate-finne-varmevekslingsseksjon, hvor strømmene er i indirekte varmeveksling med og strømmer i motsatt retning som en høytrinns første-syklus kjølestrøm, hvilket frembringer en kjølt strøm og en annen første-syklus kjølemiddelstrøm; (b) separasjon av den annen første-syklus kjølemiddelstrøm i en tredje første-syklus kjølemiddelstrøm og fjerde første-syklus kjølemiddelstrøm; (c) reduksjon av trykket i den tredje første-syklus kjølemiddelstrøm, hvilket frembringer høytrinns første-syklus kjølestrømmen; (d) la høytrinns første-syklus kjølestrømmen strømme gjennom den første varmevekslingsseksjonen, hvilket frembringer en høytrinns første-syklus resirkuleringsstrøm; (c) la den kjølte strøm og den fjerde første-syklus kjølemiddelstrøm strømme gjennom en annen slagloddet aluminiumsplate-finne-varmevekslingsseksjon, hvor strømmene er i indirekte varmeveksling med og strømmer i motsatte retninger som en mellomtrinns første-syklus kjølestrøm, hvilket frembringer en annen kjølt strøm og en femte første-syklus kjølemiddelstrøm; (f) separasjon av den femte første-syklus kjølemiddelstrøm i en sjette første-syklus kjølemiddelstrøm og en syvende første-syklus kjølemiddelstrøm; (g) reduksjon av trykket i den sjette første-syklus kjølemiddelstrøm, hvilket frembringer en mellomtrinns første syklus kjølestrøm; (h) la mellomtrinns første-syklus kjølestrømmen strømme gjennom den annen varmevekslingsseksjon, hvilket frembringer en mellomtrinns første-syklus resirkuleringsstrøm; (i) la den syvende første-syklus kjølemiddelstrøm strømme gjennom en tredje slagloddet aluminiumsplate-finne-varmevekslingsseksjon, hvor strømmen er i indirekte varmeveksling med og strømmer i motsatt retning som en lavtrinns første-syklus kjølestrøm, hvilket frembringer en åttende første-syklus kjølemiddelstrøm; (j) la den annen kjølte strøm strømme gjennom varmevekslingslegemet i en kjelevarmeveksler, hvilket frembringer en tredje kjølt strøm; (k) reduksjon av trykket i den åttende første syklus kjølemiddelstrøm, hvilket frembringer en tofase første-syklus kjølemiddelstrøm; (1) anvendelse av strømmen i trinn (k) som et kjølemiddel på kjelesiden i en kjelevarmeveksler, hvor det befinner seg gass- og væskedeler, og varmevekslingslegemet i det minste delvis er neddykket i væskedelen; (m) uttak av en lavtrinns første-syklus kjølestrøm fra gassdelen på kjelesiden i kjelevarmeveksleren; (n) la lavtrinns første-syklus kjølestrømmen strømme gjennom den tredje plate-finne-varmevekslingsseksjon, hvilket frembringer en lavtrinns første-syklus resirkuleringsstrøm; (o) komprimering av lavtrinns første-syklus resirkuleringsstrømmen, hvilket frembringer en komprimert lavtrinns første-syklus resirkuleringsstrøm; (p) kombinering av den komprimerte lavtrinns første-syklus resirkuleringsstrøm og den mellomtrinns første-syklus resirkuleringsstrøm, hvilket frembringer en kombinert mellomtrinns første-syklusstrøm; (q) komprimering av den kombinerte mellomtrinns første-syklusstrøm til et forhøyet trykk, hvilket frembringer en komprimert mellomtrinns første-syklus resirkuleringsstrøm; (r) kombinering av den komprimerte mellomtrinns første-syklus resirkuleringsstrøm og høytrinns første-syklus resirkuleringsstrømmen, hvilket frembringer en kombinert høytrinns første-syklus resirkuleringsstrøm; (s) komprimering av den kombinerte høytrinns første-syklus resirkuleringsstrøm til et forhøyet trykk, hvilket frembringer en komprimert første-syklus kjølemiddelstrøm; (t) kjøling av den komprimerte første-syklus kjølemiddelstrøm, hvilket frembringer den første første-syklus kjølemiddelstrøm i trinn (a); (u) la den tredje kjølte strøm og en annen-syklus kjølemiddelstrøm strømme gjennom en fjerde slagloddet aluminiumsplate-finne-varmevekslingsseksjon, hvor strømmene er i indirekte varmeveksling med og strømmer i motsatte retninger som en høytrinns annen-syklus kjølestrøm, hvilket frembringer en fjerde kjølt strøm og en annen annen-syklus kjølemiddelstrøm; (v) separering av den annen annen-syklus kjølemiddelstrøm i en tredje annen-syklus kjølemiddelstrøm og en fjerde annen-syklus kjølemiddelstrøm; (w) reduksjon av trykket i den tredje annen-syklus kjølemiddelstrøm, hvilket frembringer høytrinns annen-syklus kjølestrømmen; (x) la høytrinns annen-syklus kjølestrømmen strømme gjennom den fjerde varmevekslingsseksjon, hvilket frembringer en høytrinns annen-syklus resirkuleringsstrøm; (y) la den fjerde annen-syklus kjølemiddelstrøm strømme gjennom en femte slagloddet aluminiumsplate-finne-varmevekslingsseksjon, hvor strømmen er i indirekte varmeveksling med og strømmer i motsatt retning som en lavtrinns annen-syklus kjølestrøm, hvilket frembringer en femte annen-syklus kjølemiddelstrøm; (z) reduksjon av trykket i den femte annen-syklus kjølemiddelstrøm, hvilket frembringer en tofase annen-syklus kjølemiddelstrøm; (aa) anvendelse av strømmen i trinn (z) som et kjølemiddel på kjelesiden i en kjelevarmeveksler, hvor det befinner seg gass- og væskedeler og varmevekslingslegemet i det minste delvis er nedsenket i væskedelen; (bb) uttak av en lavtrinns annen-syklus kjølestrøm fra gassdelen på kjelesiden i kjelevarmeveksleren; (cc) la den fjerde kjølte strøm strømme gjennom varmevekslingslegemet i en kjelevarmeveksler, hvilket frembringer en væskeholdig strøm; (dd) la lavtrinns annen-syklus kjølestrømmen strømme gjennom den fjerde varmevekslingsseksjon, hvilket frembringer en lavtrinns annen-syklus resirkuleringsstrøm; (ee) komprimering av lavtrinns annen-syklus resirkuleringsstrømmen, hvilket frembringer en komprimert lavtrinns annen-syklus resirkuleringsstrøm; (ff) kombinering av den komprimerte lavtrinns annen-syklus resirkuleringsstrøm og høytrinns annen-syklus resirkuleringsstrømmen, hvilket frembringer en kombinert høytrinns annen-syklus resirkuleringsstrøm; (gg) komprimering av den kombinerte høytrinns annen-syklus resirkuleringsstrøm til et forhøyet trykk, hvilket frembringer en komprimert annen-syklus kjølemiddelstrøm; og (hh) kjøling av den komprimerte annen-syklus kjølemiddelstrøm, hvilket frembringer den annen annen-syklus kjølemiddelstrøm i trinn (u), særlig hvor den gassformede strøm hovedsakelig er metan, den første-syklus kjølemiddelstrøm hovedsakelig er propan, og den annen-syklus kjølemiddelstrøm hovedsakelig er etylen eller etan; eller særlig hvor fremgangsmåten videre omfatter et trinn med kombinering av den fjerde kjølte strøm og en forkjølt metanrik gasstrøm før den kombinerte strøm strømmer gjennom varmevekslingslegemet i kjelevarmeveksleren, eller særlig hvor to eller flere av varmevekslerseksj onene valgt fra gruppen bestående av den første plate-finne-varmevekslingsseksjon, den annen plate-finne-varmevekslingsseksjon, og den tredje plate-finne-varmevekslingsseksjon befinner seg i en enkelt slagloddet aluminiumsplate-ifnne-varmeveksler, fortrinnsvis hvor den fjerde plate-finne-varmevekslingsseksjon og den femte plate-finne-varmevekslingsseksjon befinner seg i en enkelt slagloddet aluminiumsplate-ifnne-varmeveksler, fortrinnsvis hvor i det minste en del av kjølingen for trinn (hh) tilveiebringes ved at den komprimerte strøm strømmer gjennom én eller flere varmevekslingsseksjoner valgt fra gruppen bestående av den første varmevekslingsseksjon, den annen varmevekslingsseksjon og den tredje varmevekslingsseksjon, og ved at strømmen er i indirekte kontakt med og strømmer i motsatt retning som én eller flere av kjølestrømmene, fortrinnsvis hvor en del av kjølingen for trinn (hh) tilveiebringes ved at den komprimerte strøm strømmer gjennom et annet varmevekslingslegeme, hvor varmevekslingslegemet befinner seg i kjelevarmeveksleren i trinn (j), eller særlig hvor den fjerde plate-finne-varmevekslingsseksjon og den femte plate-finne-varmevekslingsseksjon befinner seg i en enkelt slagloddet aluminiumsplate-finne-varmeveksler; eller særlig hvor i det minste en del av kjølingen for trinn (hh) tilveiebringes ved at den komprimerte strøm strømmer gjennom én eller flere varmevekslingsseksjoner valgt fra gruppen bestående av den første varmevekslingsseksjon, den annen varmevekslingsseksjon og den tredje varmevekslingsseksjon, og strømmen er i indirekte kontakt med og strømmer i motsatt retning som én eller flere av kjølestrømmene, fortrinnsvis hvor en del av kjølingen for trinn (hh) tilveiebringes ved at den komprimerte strøm strømmer gjennom et annet varmevekslingslegeme, hvor varmevekslingslegemet befinner seg i kjelen i kjelevarmeveksleren i trinn (j).

5. Apparat for avkjøling av gassformet strøm, karakterisert vedat det omfatter: (a) en kompressor (18); (b) en kondensator (16); (c) en kjelevarmeveksler (34); (d) en slagloddet aluminiumsplate-finne-varmevekslingsseksjon (2) som omfatter to innløpsmanifolder og to utløpsmanifolder og et varmevekslingslegeme som er anordnet til tilveiebringelse av fluidstrømmer i motsatte retninger; (e) minst ett kjøletrinn, omfattende: (i) en slagloddet aluminiumsplate-finne-varmevekslingsseksjon (2, 20, 28) som omfatter innløpsmanifolder og utløpsmanifolder og et varmevekslingslegeme som tilveiebringer strøm av første og andre fluidstrømmer i motsatt retning i forhold til en tredje fluidstrøm; (ii) en delanordning; (iii) en trykkreduksjonsanordning (14, 27, 32); (iv) rør som tilveiebringer strømningskommunikasjon mellom utløpsmanifolden for den første strøm og deleanordningen, deleanordningen og trykkreduksjonsanordningen, trykkreduksjonsanordningen og innløpsmanifolden for den tredje strøm, utløpsmanifolden for den tredje strøm og kompressoren, og deleanordningen og innløpsmanifolden for den første strøm i den nedstrøms plate-finne-varmevekslingsseksjon i det neste kjøletrinn eller en innløpsmanifold for plate-finne-varmevekslingsseksjonen i (d); og (v) et rør som forbinder utløpsmanifolden for den annen strøm til innløpsmanifolden for den annen strøm i den nedstrøms anordnede plate-finne-varmeveksler i det neste kjøletrinn eller til inngangen til kjølelegemet i kjelevarmeveksleren; (f) en trykkreduksjonsanordning; (g) et rør som forbinder utløpsmanifolden på plate-finne-varmevekslingsseksjonen i (d), som er i strømningskommunikasjon med innløpsmanifolden i (iv) for plate-finne-varmevekslingsseksjonen, til trykkreduksjonsanordningen og trykkreduksjonsanordningen i (f); (h) en anordning for å sikre strømningskommunikasjon mellom trykkreduksjonsanordningen i (f) og kjelesiden av kjelevarmeveksleren; (i) et rør (318) som forbinder kjelesiden av kjelevarmeveksleren til den gjenværende innløpsmanifold på plate-finne-varmevekslingsseksjonen i (d); (j) et rør som forbinder den gjenværende utløpsmanifold på plate-finne-varmevekslingsseksjonen i (d) til kompressoren; (k) et rør som forbinder utløpsporten på kompressoren til kondensatoren; (1) et rør som forbinder kondensatoren til innløpsmanifolden på den slagloddede aluminiumsplate-finne-varmevekslingsseksjon i (e), hvor manifolden er i strømningskommunikasjon med utløpsmanifolden i (iv); (m) et rør som er forbundet til den gjenværende innløpsmanifold for det innledende kjøletrinn; og (n) et rør som er forbundet til utløpsenden av varmevekslingslegemet i kjelevarmeveksleren, hvor røret går gjennom kjeleveggen, særlig hvor kompressoren er utformet for kompresjon av hydrokarboner, eller hvor kompresjonen av hydrokarboner er for kompresjon av etan, etylen eller propan.

6. Apparat i henhold til krav 5, karakterisert vedat: (a) kompressoren er en to-trinns kompressor; (b) kondensatoren er en kjølekondensator; (c) en første plate-finne-varmeveksler, omfattende: (i) første og andre innløpsmanifolder og tredje og fjerde utløpsmanifolder romlig anordnet nær en ende av plate-finne-varmeveksleren; (ii) første og andre utløpsmanifolder og tredje og fjerde innløpsmanifolder romlig anordnet nær den motsatte ende av det som er angitt i (i); og (iii) et varmevekslingslegeme omfattende i det minste fire strømningskanaler, hvor kanalene respektivt forbinder den første innløpsmanifold til den første utløpsmanifold, annen innløpsmanifold til den annen utløpsmanifold, den tredje innløpsmanifold til den tredje utløpsmanifold og den fjerde innløpsmanifold til den fjerde utløpsmanifold; (d) en annen plate-finne-varmeveksler, omfattende: (i) en første innløpsmanifold og en annen utløpsmanifold romlig anordnet nær en ende av plate-finne-varmeveksleren; (ii) en første utløpsmanifold og en annen innløpsmanifold romlig anordnet nær den motsatte ende av det som er angitt i (i); og (iii) et varmevekslingslegeme omfattende i det minste to strømningskanaler, hvor kanalene respektivt forbinder den første innløpsmanifold til den første utløpsmanifold og den annen innløpsmanifold til den annen utløpsmanifold; (e) en første strømdeleanordning; (f) en første og en annen trykkreduksjonsanordning; (g) en kjelevarmeveksler; (h) et første kjølemiddelrør som forbinder høytrinnsutløpet på kompressoren til kjølemiddelkondensatoren; (i) et annet kjølemiddelrør som forbinder kondensatoren til den første innløpsmanifold på den første plate-finne-varmeveksler; (j) et tredje kjølemiddelrør som forbinder den første utløpsmanifold i den første plate-finne-varmeveksler til strømdeleanordningen; (k) et fjerde kjølemiddelrør som forbinder strømdeleanordningen til den første trykkreduksj onsanordning; (1) et femte kjølemiddelrør som forbinder den første trykkreduksjonsanordning til den tredje innløpsmanifold i den første plate-finne-varmeveksler; (m) et sjette kjølemiddelrør som forbinder den tredje utløpsmanifold i den første plate-finne-varmeveksler til høytrinns innløpsporten på kjølemiddelkompressoren; (n) et syvende kjølemiddelrør som forbinder delanordningen til den første innløpsmanifold på den annen plate-finne-varmeveksler; (o) et åttende kjølemiddelrør som forbinder utløpsmanifolden i den annen plate-finne-varmeveksler til den annen trykkreduksjonsanordning; (p) en forbindelsesanordning som tilveiebringer strømningskommunikasjon mellom den annen trykkreduksjonsanordning og kjelesiden av kjelevarmeveksleren; (q) et niende kjølemiddelrør som forbinder kjelesidens damputløp på kjelevarmeveksleren med den annen innløpsmanifold på den annen plate-finne-varmeveksler; (r) et tiende kjølemiddelrør som forbinder den annen utløpsmanifold på den annen plate-finne-varmeveksler med den fjerde innløpsmanifold på den første plate-finne -varmeveksler; (s) et ellevte kjølemiddelrør som forbinder den fjerde utløpsmanifold på den første plate-finne-varmeveksler med lavtrinns innløpsporten på kompressoren; (t) et første rør som er forbundet til den annen innløpsmanifold på den første plate - finne - varmeveksler; (u) et annet rør som forbinder den annen utløpsmanifold på den første plate-finne-varmeveksler med innløpsseksjonen på varmevekslingslegemet i kjelevarmeveksleren; og (v) et tredje rør som er forbundet til utløpsseksjonen på varmevekslingslegemet i kjelevarmeveksleren og forløper gjennom kjeleveggen i kjelevarmeveksleren, særlig hvor apparatet i tillegg omfatter: (w) en kombinasjonsanordning anordnet i det annet rør; og (x) et første resirkuleringsrør som er forbundet til kombinasjonsanordningen, eller særlig hvor to-trinns kompressoren har mellomtrinnskjøling, eller særlig hvor kompressoren er utformet til kompresjon av hydrokarboner, for bruk med propan, etan eller etylen, eller for bruk med etan eller etylen.

7. Apparat i henhold til krav 6, karakterisert vedat det omfatter: (a) en kompressor; (b) en kondensator; (c) en kjelevarmeveksler; (d) minst to trykkreduksjonsanordninger; (e) en slagloddet aluminiumsplate-finne-varmeveksler, bestående av: (i) minst to innløpsmanifolder og minst én utløpsmanifold anordnet i umiddelbar nærhet av hverandre ved eller nær en ende av plate-finne-varmeveksleren; (ii) minst én innløpsmanifold og minst én utløpsmanifold anordnet i umiddelbar nærhet av hverandre ved eller nær den ende som er motsatt den som er angitt i (i); (iii) minst én mellomliggende innløpsmanifold og minst én mellomliggende utløpsmanifold, hvor manifoldene er anordnet langs veksleren, mellom manifoldene i (i) og (ii); og (iv) et varmevekslingslegeme, bestående av: (aa) minst én strømningspassasje som forbinder den ene av innløpsmanifoldene i (i), en utløpsmanifold i (ii), og minst én mellomliggende utløpsmanifold i (iii); (bb) minst én strømningspassasje mellom den ene av innløpsmanifoldene i (ii) og enten en mellomliggende utløpsmanifold i (iii) eller en utløpsmanifold i (i); (cc) minst én strømningspassasje mellom den ene av de mellomliggende innløpsmanifolder i (iii) og minst én utløpsmanifold i (i); og (dd) minst én strømningspassasje mellom innløpsmanifolden i (i) og enten en mellomliggende utløpsmanifold i (iii) eller en utløpsmanifold i (ii); (f) et rør som forbinder kompressoren til kondensatoren; (g) et rør som forbinder kondensatoren til innløpsmanifolden i (i), som er i strømningskommunikasjon med minst én mellomliggende utløpsmanifold i (iii); (h) rør som forbinder hver av de mellomliggende utløpsmanifolder i strømningskommunikasjon med innløpsmanifolden som anvendes i (g) til en trykkreduksjonsanordning, og som forbinder hver trykkreduksjonsanordning til en mellomliggende innløpsmanifold; (i) rør som forbinder utløpsmanifoldene i (i) og manifoldene i (bb) til kompressoren; (j) et rør som forbinder utløpsmanifolden i (ii), som er i strømningskommunikasjon med de mellomliggende utløpsmanifolder til en trykkreduksj onsanordning; (k) en anordning for å sikre strømningskommunikasjon mellom trykkreduksjonsanordningen i (j) og kjelesiden av kjelevarmeveksleren; (1) et rør som forbinder kjelesiden av kjelevarmeveksleren til én av innløpsmanifoldene anvendt i (bb); (m) et rør som er forbundet til én av de gjenværende innløpsmanifolder i (i); (n) et rør som forbinder utløpsmanifolden i (dd) eller den mellomliggende utløpsmanifold i (dd) som er i strømningskommunikasjon med røret i (m) til varmevekslingslegemet i kjelevarmeveksleren; og (o) et rør som er forbundet til utløpsseksjonen av varmevekslingslegemet i kjelevarmeveksleren, hvor røret forløper utenfor kjelen, særlig hvor kompressoren er utformet for kompresjon av hydrokarboner; eller særlig hvor kompresjonen av hydrokarboner er av etan, etylen eller propan; eller særlig hvor apparatet videre omfatter: (p) én eller flere ytterligere mellomliggende utløpsmanifolder anordnet mellom de mellomliggende manifolder i (iii) og utløpsmanifoldene i (ii), hvor manifoldene er forbundet til passasjen i (aa); (q) én eller flere ytterligere mellomliggende innløpsmanifolder, hvor hver av disse manifoldene er anordnet på plate-finne-varmeveksleren i umiddelbar nærhet av en mellomliggende utløpsmanifold i (p); (r) et rør, en trykkreduksjonsanordning, og rør som tilveiebringer strømningskommunikasjon mellom hver manifold i (p) og (q) som er i romlig nærhet av hverandre; (s) for hver mellomliggende innløpsmanifold i (q), en utløpsmanifold i umiddelbar nærhet av manifoldene i (i) eller en mellomliggende utløpsmanifold anordnet langs plate-finne-varmeveksleren mellom manifolden (i) og den mellomliggende innløpsmanifold i (q); og (t) et varmevekslingslegeme som videre omfatter passasjer som forbinder hver slik mellomliggende innløpsmanifold i (q) til den korresponderende mellomliggende utløpsmanifold i (s), hvor rørene i (i) videre omfatter slike rør som er nødvendig for å forbinde utløpsmanifoldene i (s) til kompressoren, fortrinnsvis hvor kompressoren er utformet for kompresjon av hydrokarboner, fortrinnsvis hvor kompresjonen av hydrokarboner er av etan, etylen eller propan.

8. Apparat i henhold til krav 6, karakterisert vedat det omfatter: (a) en to-trinns kompressor; (b) en kondensator; (c) en slagloddet aluminiumsplate-finne-varmeveksler bestående av: (i) første og andre innløpsmanifolder og tredje og fjerde utløpsmanifolder anordnet i umiddelbar nærhet av hverandre nær en ende av plate-finne-varmeveksleren; (ii) en annen utløpsmanifold og en fjerde innløpsmanifold anordnet i umiddelbar nærhet av hverandre ved den enden som er motsatt den som er angitt i (i); (iii) en første mellomliggende manifold, en annen mellomliggende manifold, og en tredje mellomliggende manifold anordnet mellom manifoldene i (i) og (ii) på plate-finne-varmeveksleren; og (iv) et varmevekslingslegeme inne i plate-finne-varmeveksleren, omfattende minst én varmevekslingskanal som forbinder den første innløpsmanifold og den første mellomliggende manifold, minst én varmevekslingskanal som forbinder den annen innløpsmanifold til den annen mellomliggende manifold og den annen utløpsmanifold, minst én varmevekslingskanal som forbinder den tredje mellomliggende manifold til den tredje utløpsmanifold, og minst én varmevekslingskanal som forbinder den fjerde innløpsmanifold til den fjerde utløpsmanifold; (d) en første trykkreduksjonsanordning; (e) en annen trykkreduksjonsanordning; (f) en kjelevarmeveksler; (g) et første kjølemiddelrør som forbinder høytrinns utløpsporten på kompressoren til kjølemiddelkondensatoren; (h) et annet kjølemiddelrør som forbinder kondensatoren til den annen innløpsmanifold på plate-finne-varmeveksleren; (i) et tredje kjølemiddelrør som forbinder den annen mellomliggende manifold til den første trykkreduksjonsanordning; (j) et fjerde kjølemiddelrør som forbinder trykkreduksjonsanordningen til den tredje mellomliggende manifold; (k) et femte kjølemiddelrør som forbinder den tredje utløpsmanifold til det annet trinns innløpsport på kompressoren; (1) et sjette kjølemiddelrør som forbinder den annen utløpsmanifold til den annen trykkreduksjonsanordning; (m) en anordning for å sikre strømningskommunikasjon mellom trykkreduksjonsanordningen i (1) og kjelesiden av kjelevarmeveksleren; (n) et syvende kjølemiddelrør som forbinder kjelesidens damputløp på kjelevarmeveksleren og den fjerde innløpsmanifold; (o) et åttende kjølemiddelrør som forbinder den fjerde utløpsmanifold og det første trinns innløpsport på kompressoren; (p) et rør som er forbundet til den første innløpsmanifold; (q) et rør som forbinder den første mellomliggende manifold til innløpsenden av varmevekslingslegemet i kjelevarmeveksleren; og (r) et rør som er forbundet til utløpsenden av varmevekslingslegemet i kjelevarmeveksleren; særlig hvor apparatet i tillegg omfatter: (s) en kombinasjonsanordning anordnet i røret mellom den første mellomliggende manifold og kjelevarmeveksleren; og (t) et første resirkuleringsrør som er forbundet til kombinasjonsanordningen; eller særlig hvor kompressoren har mellomtrinnskjøling; eller er utformet for kompresjon av hydrokarboner; for bruk med propan, etylen eller etan; eller for bruk med etylen eller etan.

9. Apparat i henhold til krav 6, karakterisert vedat det omfatter: (a) en to-trinns kompressor; (b) en kondensator; (c) en slagloddet aluminiumsplate-finne-varmeveksler, omfattende: (i) første og andre innløpsmanifolder og tredje og fjerde utløpsmanifolder anordnet i umiddelbar nærhet av hverandre nær en ende av plate-finne-varmeveksleren; (ii) første og andre utløpsmanifolder og en fjerde innløpsmanifold anordnet i umiddelbar nærhet av hverandre ved den ende som er motsatt den som er angitt i (i); (iii) en annen mellomliggende manifold og en tredje mellomliggende manifold, hvor manifoldene er anordnet mellom manifoldene i (i) og (ii) på plate-finne-varmeveksleren; og (iv) et varmevekslingslegeme inne i plate-finne-varmeveksleren, omfattende minst én varmevekslingskanal som forbinder den første innløpsmanifold og den første utløpsmanifold, minst én varmevekslingskanal som forbinder den annen innløpsmanifold til den annen mellomliggende manifold og den annen utløpsmanifold, minst én varmevekslingskanal som forbinder den tredje mellomliggende manifold til den tredje utløpsmanifold, og minst én varmevekslingskanal som forbinder den fjerde innløpsmanifold til den fjerde utløpsmanifold; (d) en første trykkreduksjonsanordning; (e) en annen trykkreduksjonsanordning; (f) en kjelevarmeveksler; (g) et første kjølemiddelrør som forbinder høytrinnsutløpet på kompressoren til kjølemiddelkondensatoren; (h) et annet kjølemiddelrør som er forbundet til kondensatoren og den annen innløpsmanifold på plate-finne-varmeveksleren; (i) et tredje kjølemiddelrør som forbinder den annen mellomliggende manifold til den første trykkreduksjonsanordning; (j) et fjerde kjølemiddelrør som forbinder trykkreduksjonsanordningen til den tredje mellomliggende manifold; (k) et femte kjølemiddelrør som forbinder den tredje utløpsmanifold til det annet trinns innløpsport på kompressoren; (1) et sjette kjølemiddelrør som forbinder den annen utløpsmanifold til den annen trykkreduksjonsanordning; (m) en anordning for å sikre strømningskommunikasjon mellom trykkreduksjonsanordningen i (k) og kjelesiden av kjelevarmeveksleren; (n) et syvende kjølemiddelrør som forbinder kjelesidens damputløp på kjelevarmeveksleren og den fjerde innløpsmanifold; (o) et åttende kjølemiddelrør som forbinder den fjerde utløpsmanifold og det første trinns innløpsport på kompressoren; (p) et rør forbundet til den første innløpsmanifold; (q) et rør som forbinder den første utløpsmanifold til innløpsenden av varmevekslingslegemet i kjelevarmeveksleren; og (r) et rør forbundet til utløpsenden av varmevekslingslegemet i kjelevarmeveksleren, særlig hvor apparatet i tillegg omfatter: (s) en kombinasjonsanordning som er anordnet i røret mellom den første utløpsmanifold og kjelevarmeveksleren; og (t) et første resirkuleringsrør som er forbundet til kombinasjonsanordningen; eller særlig hvor kompressoren er en to-trinns kompressor med mellomtrinnskjøling, eller er utformet for kompresjon av hydrokarboner, eller er for bruk med etylen eller etan.

10. Apparat i henhold til krav 5, karakterisert vedat det omfatter (a) en tre-trinns kompressor; (b) en kondensator; (c) en slagloddet aluminiumsplate-finne-varmeveksler, omfattende (i) første, andre og tredje strøms innløpsmanifolder og en fjerde strøms utløpsmanifold anordnet i umiddelbar nærhet av hverandre nær én ende av plate-finne-varmeveksleren; (ii) en tredje strøms utløpsmanifold og en sjette strøms innløpsmanifold anordnet i umiddelbar nærhet av hverandre nær den ende som er motsatt den som er angitt i (i); (iii) tredje, fjerde og femte strøms mellomliggende manifolder i (iii), romlig anordnet langs veksleren mellom manifoldene (i) og (ii) og i romlig nærhet av hverandre; (iv) første, andre, tredje, femte og sjette strøms mellomliggende manifolder i (iv), romlig anordnet langs veksleren mellom manifoldene i (iii) og minifoIdene i (ii); og (v) et varmevekslingslegeme inne i plate-finne-varmeveksleren, omfattende minst én varmevekslingskanal som forbinder den første strøms innløpsmanifold og den første strøms mellomliggende manifold i (iv), minst én varmevekslingskanal som forbinder den annen strøms innløpsmanifold og den annen strøms mellomliggende manifold i (iv); minst én varmevekslingskanal som forbinder den tredje strøms innløpsmanifold, den tredje strøms mellomliggende manifold i (iii), den tredje strøms mellomliggende manifold i (iv) og den tredje strøms utløpsmanifold, minst én varmevekslingskanal som forbinder den fjerde strøms mellomliggende manifold og den fjerde strøms utløpsmanifold, minst én varmevekslingskanal som forbinder den femte strøms mellomliggende manifold i (iv) til den femte strøms mellomliggende manifold i (iii), minst én varmevekslingskanal som forbinder den sjette strøms innløpsmanifold til den sjette strøms mellomliggende manifold i (iv); (d) første, annen og tredje trykkreduksjonsanordninger; (e) en kjelevarmeveksler, hvor varmeveksleren inneholder et første varmevekslingslegeme og et annet varmevekslingslegeme; (g) et første kjølemiddelrør som forbinder høytrinnsutløpet på kompressoren til kjølemiddelkondensatoren; (h) et annet kjølemiddelrør som forbinder kondensatoren til den tredje strøms innløpsmanifold på plate-finne-varmeveksleren; (i) et tredje kjølemiddelrør som forbinder den tredje strøms mellomliggende manifold i (iii) til den første trykkreduksjonsanordning; (j) et fjerde kjølemiddelrør som forbinder trykkreduksjonsanordningen til den fjerde strøms mellomliggende manifold i (iii); (k) et femte kjølemiddelrør som forbinder den fjerde strøms utløpsmanifold til det tredje trinns innløpsport på kompressoren; (1) et sjette kjølemiddelrør som forbinder den tredje strøms mellomliggende manifold i (iv) til den annen trykkreduksjonsanordning; (m) et syvende kjølemiddelrør som forbinder trykkreduksjonsanordningen til den femte strøms mellomliggende manifold i (iv); (n) et åttende kjølemiddelrør som forbinder den femte strøms mellomliggende manifold i (iii) til det annet trinns innløpsport på kompressoren; (o) et niende kjølemiddelrør som forbinder den tredje strøms utløpsmanifold til den tredje trykkreduksjonsanordning; (p) en anordning for å sikre strømningskommunikasjon mellom trykkreduksjonsanordningen i (o) og kjelesiden av kjelevarmeveksleren; (q) et tiende kjølemiddelrør som forbinder kjelesidens damputløp på kjelevarmeveksleren og den sjette strøms innløpsmanifold; (r) et ellevte kjølemiddelrør som forbinder den sjette strøms mellomliggende manifold i (iv) til det første trinns innløpsport på kompressoren; (s) et rør forbundet til den første innløpsmanifold; (t) et rør som forbinder den første mellomliggende manifold i (iv) og innløpet til det første varmevekslingslegeme i kjelevarmeveksleren; (u) et rør forbundet til utløpsenden av det første varmevekslingslegeme i kjelevarmeveksleren; (v) et rør forbundet til den annen innløpsmanifold; (w) et rør som forbinder den annen mellomliggende manifold i (iv) og innløpet til det annet varmevekslingslegeme i kjelevarmeveksleren; og (x) et rør forbundet til utløpsenden av det annet varmevekslingslegeme i kjelevarmeveksleren, særlig hvor kompressoren er utformet for kompresjon av hydrokarboner, eller for bruk med propan.