Brevet FR2280042A1 — publié le 19760220

La présente invention concerne un procédé et une installation pour le refroidissement d'un mélange gazeux, et plus particulièrement pour le refroidissement, la condensation, et éventuellement le sous-refroidissement d'un gaz naturel. Plus précisément, l'invention se rapporte à un procédé de refroidissement, tel que décrit dans le brevet français 1.516.728 et Bon certificat d'addition 91.762, à l'aide d'au moins un cycle frigorifique mettant en oeuvre un mélange de cycle comportant une pluralité de constituants ; dans le cas de la liquéfaction d'un gaz naturel, de nombreux constituants du mélange de cycle peuvent être identiques à ceux du mélange gazeux traité.Un tel cycle frigorifique comprend les étapes suivantes a) on effectue sous une haute pression une condensation fractionnée du mélange de cycle, la première fraction condensée étant obtenue par échange de chaleur avec un réfrigérant externe, et au moins la dernière fraction condensée étant obtenue par échange de chaleur à contre-courant avec un courant frigorigène de cycle, en cours de réchauffement sous une moyenne pression inférieure à la haute pression, b) on refroidit le mélange gazeux par échange de chaleur à contre-courant avec un autre courant frigorigène de refroidissement, en cours de réchauffement sous une basse pression inférieure à ladite moyenne pression, c) on détend au moins une partie et une autre partie d'au moins une fraction condensée du mélange de cycle, respectivement à la moyenne pression et à la basse pression, et on réunit lesdites partie et autre partie détendues, respectivement audit courant frigorigène de cycle et audit autre courant frigorigène de refroidissement, d) on recomprime ledit autre courant frigorigène réchauffé de refroidissement, de la basse pression à la moyenne pression, puis ledit autre courant frigorigène comprimé à la moyenne pression, réuni audit courant frigorigène réchauffé de cycle, de ladite moyenne pression à la haute pression. Une installation de refroidissement, permettant de mettre en oeuvre le procédé de refroidissement précédemment décrit, comprend: a) un moyen de compression du mélange de cycle, comprenant un premier étage dont l'aspiration et le refoulement fonctionnent respectivement sous la basse pression et la moyenne pression, un deuxième étage dont 11 aspiration et le refoulement fonctionnent respectivement sous ladite moyenne pression et la haute pression, b) un condenseur pour commencer la condensation fractionnée du mélange de cycle, dont l'entrée communique avec le refoulement du deuxième étage de compression, et comportant des moyens de circulation pour un réfrigérant externe, c) une pluralité de séparateurs disposés en série, comportant chacun une entrée diphasique, une sortie liquide, et une sortie gazeuse, l'entrée diphasique du premier séparateur communiquant avec la sortie du condenseur, d) un ensemble d'échange de chaleur, coopérant avec ladite pluralité de séparateurs pour poursuivre la condensation fractionnée du mélange de cycle, comprenant une pluralité de conduits de condensation fractionnée, disposés en série, au moins undit conduit de condensation fractionnée comportant une entrée communiquant avec la sortie gazeuse d'un séparateur, et une sortie communiquant avec 11 entrée diphasique du séparateur suivant ; un passage de vaporisation en relation d'échange thermique avec lesdits conduits de condensation fractionnée, assurant le réchauffement du courant frigorigène de cycle, e) un autre ensemble d'échange de chaleur, assurant le refroidissement du mélange gazeux traité, comprenant un passage de refroidissement, et un autre passage de vaporisation en relation d'échange thermique avec ledit passage de refroidissement, assurant le réchauffement de l'autre courant frigorigène de refroidissement, f) une pluralité de moyens de détente, l'amont d'au moins undit moyen de détente communiquant avec la sortie liquide d'un séparateur, ou avec la sortie d'un conduit de condensation fractionnée, tandis que l'aval du même moyen de détente communique avec le passage de vaporisation du courant frigorigène de cycle, g) une autre pluralité de moyens de détente, l'amont d'au moins undit moyen de détente communiquant avec la sortie liquide d'un séparateur, ou avec la sortie d'un conduit de condensation fractionnée, tandis que l'aval du même moyen de détente communique avec l'autre passage de vaporisation de l'autre courant frigorigène de refroidissement, h) un conduit de retour dont 11 amont communique avec ledit passage de vaporisation du courant frigorigène de cycle, et dont llaval communique avec l'aspiration du deuxième étage de compression, i) un autre conduit de retour dont l'amont communique avec l'autre passage de vaporisation de l'autre courant frigorigène de de refroidissement, et dont l'aval communique avec l'aspiration du premier étage de compression, l'aspiration du deuxième étage de compression communiquant avec le refoulement du premier étage de compression. La caractéristique essentielle du cycle frigorifique précédemment décrit réside dans le fait que la condensation fractionnée du mélange de cycle, et le refroidissement du mélange gazeux traité, par exemple le refroidissement, la condensation, et éventuellement le sous-refroidissement d'un gaz naturel, sont effectués dans deux ensembles d'échange de chaleur distincts et séparés, par échange de chaleur avec respectivement un courant frigorigène du mélange de cycle,en cours de vaporisation et réchauffement sous la moyenne pression, et avec un autre courant frigorigène de ce même mélange de cycle,en cours de vaporisation et réchauffement sous la basse pression.Par conséquent, selon ce cycle, il existe deux pressions distinctes de vaporisation du mélange de cycle, respectivement pour condenser de façon fractionnée le mélange de cycle, et pour refroidir le mélange gazeux traité, la première étant supérieure à la seconde. Grâce à cette caractéristique essentielle, ce cycle frigorifique permet de refroidir de grandes quantités d'un mélange gazeux traité, en dépensant relativement peu d'énergie, par exemple par rapport au cycle dit à cascade incorporée", de type ouvert ou fermé, décrit par A.P. EIBEMENE0, au Congrès du Froid de t959, à Copenhague (Comptes rendus : pages 34 à 39) ; ce dernier cycle travaille avec une seule et même pression de vaporisation du mélange de cycle. Dans le cadre de ses travaux relatifs au cycle frigorifique conforme au brevet français 1.516.728 et à son certificat d'addition 91.762, la Demanderesse s'est attachée à améliorer les performances énergétiques de ce cycle, c'est-à-dire essentiellement à diminuer l'énergie de compression consommée, tout en conservant un matériel (essentiellement moyens de compression, et ensembles d'é- change de chaleur) du même type que le matériel antérieurement utilisé, par conséquent, sans pratiquement augmenter le coût de l'investissement en matériel. On a alors découvert qu'un tel but pouvait être satisfait par la coopération des mesures suivantes e) on recomprime le mélange de cycle de la moyenne pression à la haute pression, en au moins deux sous-étapes de compression, effectuées respectivement, d'une part depuis une pression au moins égale à la moyenne pression, jusqu une pression intermédiaire supérieure à la moyenne pression, puis d'autre part de ladite pression intermédiaire. jusqu'à la haute pression, f) on condense partiellement et intermédiairement le mélange de cycle recomprimé à la pression intermédiaire, par échange de chaleur avec un réfrigérant externe, g) on sépare le mélange de cycle partiellement condensé en un condensat intermédiaire et un reliquat gazeux, ce dernier étant recomprimé lors de la deuxième sous-étape de compression,de la pression intermédiaire à la haute pression, d) on détend à la basse pression au moins une partie du condensat intermédiaire, et on réunit la partie détendue à 1 t autre courant frigorigène de refroidissement, en cours de réchauffement. Selon un mode préféré d'exécution de la présente invention, on détend à la moyenne pression une autre partie du condensat intermédiaire, et on réunit l'autre partie détendue audit courant frigorigène de cycle, en cours de réchauffement. Comme on le verra ci-après, la combinaison des mesures opératoires précitées permet de diminuer d'environ 10 % l'énergie de compression consommée, par rapport à un procédé antérieur de refroidissement, conforme au brevet français 1.516.728 et à son certificat d'addition, et ceci sans modifier de manière importante le matériel mis en oeuvre. Dans toute la présente description, et dans les revendications on entend par - mélange gazeux, un gaz à refroidir comprenant une pluralité de constituants ou corps purs ; un gaz naturel répond notamment à cette définition, puisqu'il comprend par exemple de l'azote, du méthane, de l'éthane, du propane, du butane, etc..., - mélange de cycle, un gaz comprenant une pluralité de constituants ou corps purs, circulant en rond dans un cycle frigorifique, et dont la seule fonction est de produire du froid ; dans le cas du refroidissement d'un gaz naturel, le mélange de cycle comprend plusieurs constituants du mélange gazeux à refroidir, - réfrigérant externe, un réfrigérant distinct du mélange de cycle, assurant notamment la condensation partielle du mélange de cycle lors de la première étape de condensation fractionnée, et/ou la condensation partielle et intermédiaire du mélange de cycle recomprimé i la pression intermédiaire. Il s'agit soit d'un réfrigérant liquide en cours de réchauffement, par exemple de l'eau, soit d'un réfrigérant en cours de vaporisation, par exemple du propane. Dans ce dernier cas, tout autre réfrigérant équivalent au propane peut être choisi ; il s'agit par exemple d'un mélange de corps purs (propane et propylène par exemple), ou d'un seul et meme corps pur (butane par exemple) ; il s'agit aussi d'ammoniac, ou de réfrigé rants hydrocarbonés fluorés connus sous le nom de "Préons"- Dans le dernier cas, le procédé de refroidissement conforme à l'invention peut mettre en oeuvre un autre cycle frigorifique, ou cycle frigorifique auxiliaire, comprenant successivement une compression du réfrigérant externe sous forme gazeuse, une condensation du ré frigérant comprimé par échange de chaleur avec un autre réfrigé- rant externe tel que l'eau, une détente dudit réfrigérant condensé, une vaporisation dudit réfrigérant détendu par échange de chaleur avec au moins le mélange de cycle sous la haute pression, au cotirez de la première étape de condensation fractionnée, ledit réfrigérant vaporisé étant recyclé vers la compression, - composition, sauf indications contraires, une composition volumique d'un gaz (mélange de cycle, mélange gazeux, fractions gazeuses, vapeur, etc...), exprimée en pourcentages volumiques, - ensemble d'échange de chaleur - soit un échangeur de chaleur unique, par exemple du type échangeur de chaleur bobiné, comportant une calandre unique à l'intérieur de laquelle sont disposés, d'une part les conduits de condensation fractionnée, l'intérieur de la calandre jouant alors le role du passage de vaporisation du courant frigorigène de cycle, - soit une pluralité d'échangeure de chaleur disposés en sé rie, comportant chacun un conduit de condensation fractionnée, et un circuit de vaporisation du courant frigorigène de cycle, en relation d'échange thermique avec ledit conduit de conden sation fractionnée ; les différents circuits de vaporisation sont connectés entre eux en série, et Jouent ensemble le rôle du passage de vaporisation du courant frigorigène de cycle, - autre ensemble d'échange de chaleur - soit un échangeur de chaleur unique, par exemple du type échangeur de chaleur bobiné, comportant une calandre unique à 11 intérieur de laquelle l'intégralité du passage de refroidis sement est disposée, l'intérieur de la calandre jouant alors le rôle de l'autre passage de vaporisation de l'autre courant frigorigène de refroidissement, soit une pluralité d'échangeurs de chaleur disposés en série, comportant chacun un circuit de refroidissement, et un circuit de vaporisation de l'autre cou rant frigorigène de refroidissement, en relation d'échange ther mique avec ledit circuit de refroidissement ; les différents circuits de vaporisation sont connectés entre eux en série, et jouent ensemble le rôle de l'autre passage de vaporisation de l'autre courant frigorigène de refroidissement. Sauf indications contraires, dans la présente description et dans les revendications, par "refroidir" et 11refroidissement", on entend une opération par laquelle on abaisse la température d'un gaz comportant plusieurs constituants (mélange gazeux, mélange de cycle, fractions gazeuses, vapeur, etc...), impliquant au moins l'un des phénomènes suivants 1) un refroidissement dudit gaz depuis une température initiale voisine ou inférieure à la température ambiante, jusqu'à une température finale égale ou supérieure à la température de rosée dudit gaz, ce dernier demeurant à l'état gazeux, 2) une condensation dudit gaz (se trouvant initialement à sa température de rosée), pouvant être partielle, ou totale, ou fractionnée. Dans le caB d'une condensation partielle, on abaisse la température dudit gaz depuis sa température de rosée Jusqu'à une température supérieure à sa température d'ébullition. Dans le cas d'une condensation totale, on abaisse la température dudit gaz depuis Sa température de rosée jusqu'à sa température d'ébullition. Par condensation fractionnée, on entend une opération comportant au moins une étape de condensation fractionnée, ladite étape comprenant successivement - une condensation partielle dudit gaz ou d'une fraction vapeur de ce dernier, - une séparation dudit gaz partiellement condensé, ou de la fraction vapeur partiellement condensée, en une fraction vapeur et une fraction condensée, - éventuellement (lorsqu'il s'agit de la dernière étape de condensation fractionnée, ou d'une seule et unique étape de condensation fractionnée), une condensation totale de la fraction vapeur séparée précédemment, pour obtenir une dernière fraction condensée, 3) un sous-refroidissement dudit gaz condensé préliminairement, ou d'au moins une fraction condensée dudit gaz, lorsque celui-ci a subi une condensation fractionnée, par lequel on abaisse La iesp- rature dudit gaz condensé ou d'au moins ladite fraction condensée, depuis une température initiale voisine de la température d ' ébul- lition dudit gaz condensé ou de ladite fraction condensée, Jusqu' une teipérature finale. L'opération de condensation fractionnée du mélange de cycle, mentionne précédemment, peut comporter une ou plusieurs étape. de condensation fractionne, et le nombre de ballons séparateurs, assurant chacun la séparation d'une fraction condensée et d'une fraction vapeur, est égal au nombre d'étapes de la condensation fractionnée du mélange de cycle. Dans le cas du mélange gazeux traité, lorsque celui-ci est soumis à une condensation fractionnée, on peut effectuer au moins une séparation fraction condensée/fraction vapeur par rectification du mélange gazeux traité correspondant, au moins partiellement condensé, ou par rectification d'une fraction vapeur correspondante de eelui-ci, également au moins partiellement condensée. ssauf indications contraires, dans la présente description et dans les revendications, par "réchauffer" et "réchauffement", on entend une opération par laquelle onaaugmente la température d 'un liquide comportant plusieurs constituants (fractions liquides, con dentées, etc...), ou d'un mélange diphasique liquide-gaz (mélange de cycle, courant frigorigène de cycle, et autre courant frigorigène de refroidissement), comprenant un tel liquide, impliquant au moins l'un des phénomènes suivants t) une vaporisation totale dudit liquide, ou dudit mélange diphasique, se trouvant initialement à la température d'ébullition dudit liquide, en augmentant la température dudit liquide, ou dudit mélange diphasique, depuis la température d'ébullition dudit liduide iusqutà la température de rosée dudit liquide, 2) un réchauffement dudit liquide vaporisé, ou dudit mélange diphasique vaporisé, depuis une température initiale égale ou su érieure à la température de rosée dudit liquide vaporisé, jusqu'à une témpérature finale' voisine ou inférieure à la température ambiante. le mélange diphasique envisagé précédemment peut subir plusieurs vaporisations successives conformes à la définition précédente,correspondant chacune à l'introduction d'un nouveau liquide dans ledit mélange. Par courant friforigène, on entend un courant du mélange de cycle, destiné à refroidir un mélange de cycle et jou un mélange gazeux traité, circulant depuis l'extrémité froide jusqu'à l'ex- trémité chaude d'un ensemble d'échange de chaleur, résultant initialement (ctestàdire à l'extrémité froide dudit ensembles de l'introduction, puis de la vaporisation dans ledit ensemble d'échange de chaleur d'au moins une partie détendue d'une fraction condensée du mélange de cycle, à laquelle se joint, au cours de la progres- sion dudit courant vers l'extrémité chaude dudit ensemble, au moins une partie d'au moins unexautre fraction condensée du mélange de cycle. La présente invention est maintenant décrite par référen- ce qux dessins annexés dans lesquels - la figure t représente schématiquement une installation pour le refroidissement d'un gaz naturel, conforme à la présente invention, - la figure 2 représente un diagramme d'échange thermique entre d'une part un gaz naturel (courbe AB) circulant dans le conduit 10a de l'échangeur 10 de l'ensemble d'échange thermique 9, et d'autre part un courant frigorigène de refroidissement (courbe CDE, et courbe CD'E') circulant dans le circuit de vaporisation lOb du même échangeur 10. les températures T sont exprimées en ordonnées en oC, tandis que les enthalpies R sont exprimées en abscisses en gilocalolf3Espar gilomole, - la figure 3 représente une autre installation de refroidissement d'un gaz naturel, conforme à un autre mode d'exécution de la présente invention. Un mode de réalisation d'une installation de refroidissement conforme à l'invention, est maintenant décrit à ttre d'exemple par référence à la figure t. Une tulle installation comprend a) un moyen de compression 5, du type compresseur centrifuge ou axial, comprenant un premier étage la dont l'aspiration et le refoulement fonctionnent respectivement sous une basse pression BP et sous une moyenne pression MP, un deuxième étage lb dont l'aspi- ration et le refoulement fonctionnent respectivement sous la moyenne rression MP et sous une haute pression EP. Le refoulemert du premier étage la, et l'aspiration du second étage lb sont reliés entre eux par un conduit 40 sur lequel est disposé un refroidisseur 25, b) un condenseur 21 dont l'entrée 21a communique avec le refoulement du deuxième étage lb de compression, et comportant des moyens 22 de circulation pour un réfrigérant externe, c) une pluralité de séparateurs 3 et 4 disposés en série, comportant chacun une entrée diphasique repérée par l'indice a, une sortie liquide repérée par l'indice b, et une sortie gazeuse repérée par l'indice c ; l'entrée diphasique 3a du premier séparateur 3 communique avec la sortie 21b du condenseur 25, d) un ensemble d'échange de chaleur 5, coopérant avec la pluralité de séparateurs 7 et 4, comprenant une pluralité de conduits de condensation fractionnée 6a et 7a, disposés en série, appartenant respectivement à deux échangeurs de chaleur distincts 6 et 7. lies entrées des conduits 6a et 7a communiquent respectivement avec les sorties gazeuses 3c et 4c des séparateurs 3 et 4, tandis que les sorties de ces mêmes conduits communiquent respectivement avec l'entrée diphasique 4a du séparateur suivant 4, et le moyen de détente 17. L'ensemble d'échange de chaleur 5 comprend un passage de vaporisation, en relation d'échange thermique avec les conduits de condensation fractionnée 7a et 6a, comprenant l'intérieur 7b de la calandre de l'échangeur 7, le conduit de liaison 8, et l'intérieur 6b de la calandre de ltéchangeur 6. L'échangeur 7 est en outre pourvu d'un conduit 7c de sous-refroidissement, communiquant d'une part avec la sortie liquide 4b du séparateur 4, et d'autre part avec un moyen de détente 16, auquel il sera fait référence ciaprès, e) un autre ensemble de chaleur 9, comprenant une pluralité de conduits de refroidissement toua, lia, 12a, formant un même passage de refroidissement, et disposés respectivement à l'intérieur d'échangeurs de chaleur distincts 10, tl, 12.Cet autre ensemble d'échange 9 comporte un autre passage de vaporisation, en relation d'échange thermique avec le passage de refroidissement défini précédemment, correspondant à la communication en série de l'intérieur I2b de la calandre de l'échangeur 12, du conduit de liaison 13, de l'intérieur ttb de la calandre l'échangeur It, du conduit de liaison t4, de l'intérieur tOb de la calandre de l'échangeur 10. L'échangeur t2 comporte un conduit de sous-refroidissement 12c, communiquant d'une part avec la sortie gazeuse 4c du séparateur 4, et d'autre part avec un moyen de détente 20 auquel il sera fait référence ci-après. L'échangeur It comporte un conduit lic de sousrefroidissement communiquant d'une part avec la sortie liquide 4b du séparateur 4, et d'autre part avec un moyen de détente 19 auquel il sera fait référence ci-après.L'échangeur 10 comporte un conduit de sous-refroidissement IOc communiquant d'une part avec la sortie liquide 3b du séparateur 3, et d'autre part avec les moyens de détente t5 et t8 auxquels il sera fait référence ci-après, f) une pluralité de vannes ou moyens de détente t5, t6 et 17. L'amont des vannes t5 et t6 communique respectivement avec les sorties liquides 3b et 4b des séparateurs 3 et 4, tandis que l'aval de ces vannes communique avec le passage de vaporisation (7b, 8, 6b) défini précédemment. L'amont de la vanne de détente t7 communique avec la sortie gazeuse 4c du séparateur 4, tandis que l'aval de cette même vanne communique avec le passage de vaporisation précité, g) une autre pluralité de moyens ou vannes de détente 18, 19, 20.L'amont des vannes 18 et 19 communique respectivement avec les sorties liquides 3b et 4b des séparateurs 3 et 4, tandis que l'aval de ces mêmes vannes communique avec l'autre passage de vaporisation (t2b, t3, 11b, 14, lOb) défini précédemment. L'amont de la vanne de détente 20 communique avec la sortie gazeuse 4c du séparateur 4, tandis que l'aval de cette même vanne communique avec l'autre passage de vaporisation précité, h) un conduit de retour 24 dpnt l'amont communique avec le pas sage de vaporisation (7b, 8, 6b), et dont l'aval communique avec l'aspiration du deuxième étage de compression lb, par l'intermédiaire du conduit de liaison 40, i) un autre conduit de retour 23 dont l'amont communique avec l'autre passage de vaporisation (t2b, 13, tlb, 14, lOb), et dont l'aval communique avec l'aspiration du premier étage de compression la. Comme précédemment mentionné, l'aspiration du deuxième étage de compression lb communique avec le refoulement du premier étage de compression la, par l'intermédiaire du conduit de liaison 40 Conformément à l'invention, l'installation précédemment décrite comporte en outre les caractéristiques suivantes j) le deuxième étage de compression lb comprend deux sousétages de compression Ib' et tbt', dont l'aspiration et le refoulement du premier fonctionnent respectivement à une pression égale à la moyenne pression MP, et à une pression intermédiaire PI supérieure à la moyenne pression MP, et dont l'aspiration et le refoulement du second fonctionnent respectivement à la pression intermédiaire PI et à la haute pression HP, k) il est prévu un condenseur intermédiaire 2 dont l'entrée 2a communique avec le refoulement du premier sous-étage lb$, et qui comporte des moyens 3 de circulation pour un réfrigérant externe, 1) il est prévu un séparateur intermédiaire 26, comportant une entrée diphasique 26a communiquant avec la sortie 2b du condenseur intermédiaire 2, une sortie gazeuse 26c communiquant avec l'aspiration du deuxième sous-étage tb", et une sortie liquide 26b, m) il est prévu un moyen ou vanne de détente intermédiaire 27, dont l'amont communique avec la sortie liquide 26b du séparateur intermédiaire, et dont l'aval communique avec l'autre passage de vaporisation (12b, 13, lob,14, tOb) précédemment défini. Belon-un mode préféré d'exécution de la présente inven- tion, il est prévu un autre moyen ou vanne de détente 28 intermédiaire, dont l'amont communique également avec la sortie liquide 26b du séparateur intermédiaire 26, et dont l'aval communique avec le passage de vaporisation (7b, 8, 6b) précédemment défini. Selon un autre mode préféré d'exécution de la présente invention, l'autre ensemble d'échange de chaleur 9 comprend un conduit de sous-refroidissement 29, en relation d'échange thermique avec l'autre passage de vaporisation (12b, 13, ttb, t4, tOb) précédemment cité ; l'entrée du conduit 29 communique avec la sortie liquide 26b du séparateur intermédiaire 26, tandis que a sortie de ce même conduit communique à la fois avec les deux moyens de détente 27 et 28. L'installation précédemment décrite permet de mettre en oeuvre un procédé de refroidissement d'un gaz naturel (mélange gazeux traité), répondant aux principes généraux du brevet français 1.5t6.728 et de son certificat d'addition 91.762. En effet, ce yro- cédé utilise un cycle frigorifique mettant en oeuvre un mélange de cycle comportant une pluralité de constituants ; ce cycle comprend les étapes suivantes a) grâce à l'ensemble d'échange de chaleur 5, coopérant avec la pluralité des séparateurs 3 et 4 disposés en série, on effectue sous la haute pression HP une condensation fractionnée du mélange de cycle, disponible au refoulement du deuxième étage de compressionlb.Dans le condenseur 2t, grâce au réfrigérant externe circulant dans le conduit 22, on condense partiellement et préliminairement le mélange de cycle par échange de chaleur avec le réfrigérant externe, puis on obtient une première fraction condensée recueillie dans le séparateur 3, et disponible à sa sortie liquide 3b. Grâce aux conduits de condensation fractionnée 6a et 7a, et au séparateur 4, on obtient une deuxième fraction condensée et une dernière fraction condensée, par échange de chaleur à contre-courant avec un courant frigorigène de cycle, en cours de réchauffement sous la moyenne pression MP, inférieure à la haute pression HP, ledit courant circulant dans le passage de vaporisation (7-b, 8, 6b) défini précédemment.La deuxième fraction condensée et la dernière fraction condensée sont disponibles respectivement à la sortie liquide 4b du séparateur 4, et à la sortie du conduit de condensation fractionnée 7a, b) on refroidit le gaz naturel (mélange gazeux traité), circulant dans le passage de refroidissement (lova, lita, échange de chaleur à contre-courant dans l'autre ensemble/de chaleur 9, avec un autre courant frigorigène de refroidissement, circulant dans l'autre passage de vaporisation (12b, 13, 1tb, 14, lOb) défini précédemment, en cours de réchauffement sous la basse pression BP inférieure à la moyenne pression, c) on détend une partie et une autre partie de la première fraction condensée du mélange de cycle, disponible à la sortie liquide 3b du séparateur 3, respectivement à la moyenne pression MP, et à la basse pression BP, respectivement dans les vannes de détente t5 et 18. Ladite partie et ladite autre partie ont été au préalable sous-refroidies dans le conduit de sous-refroidissement tOc de l'échangeur 10, par échange de chaleur avec l'autre courant frigorigène de refroidissement précédemment défini.On détend une partie et une autre partie de la deuxième fraction condensée du mélange de cycle, disponible à la sortie liquide 4b du séparateur 4, respectivement à la moyenne pression MP et à la basse pression BP, dans les vannes respectives de détente 16 et 19. lesdites partie et autre partie, détendues dans les vannes 16 et 19, sont au préalable sous-refroidies respectivement dans les conduits 7c et lic des échangeurs 7 et tt, par échange de chaleur avec respec vivement le courant frigorigène de cycle et l'autre courant frigo rigène de refroidissement, précédemment cités.On détend une partie et une autre partie de la dernière fraction condensée du mélange de cycle, disponible à la sortie du conduit de condensation fractionnée 7a, respectivement à la moyenne pression MP et à la basse rres- sion BP. Lesdites partie et autre partie, détendues dans les vannes de détente t7 et 20, sont au préalable sous-refroidies ensemble dans le conduit 7a, par échange de chaleur avec le courant frigorigène de cycle précédemment cité ; puis ladite autre partie, devant être détendue dans la vanne de détente 20, est sous-refroidie dans le conduit de sous-refroidissement 12c de l'échangeur 12, par échange de chaleur avec l'autre courant frigorigène de refroidissement précédemment défini, d) on recomprime l'autre courant frigorigène réchauffé de refroidissement, circulant dans le conduit de retour 23, dans le premier étage la de compression, de la basse pression BP à la moyenne pression MP, puis on recomprime l'autre courant frigorigène de refroidissement recomprimé, réuni au courant frigorigène réchauffé de cycle, parvenant par le conduit de retour 24, dans le deuxième étage de compression 1bide la moyenne pression MP à la haute pression HP. Selon l'invenion, on améliore les performances énergétiques du cycle frigorifique précédemment défini, par la combinaison des mesures opératoires suivantes e) on recomprime le mélange te cycle de la moyenne pression MP à la haute pression HP, en deux sous-étapes de compression, effectuées respectivement dans le premier sous-étage lb' et dans le deuxième sous-étage lob'1. La première sous-étape de compression est effectuée depuis une pression égale à la moyenne pression MP, jusqu'à la pression intermédiaire PI supérieure à la moyenne pression MP.La deuxième sous-étape de compression est effectuée depuis la pression intermédiaire PI jusqu'à la haute pression HP, f) on condense partiellement et intermédiairement le mélange de cycle recomprimé à la pression intermédiaire 2, par échange de chaleur avec le réfrigérant externe circulant dans le ccnduit 7 du condenseur 2, g) on sépare le mélange de cycle partiellement condensé dans le séparateur intermédiaire 26, en un condensat intermédiaire et un reliquat gazeux, disponibles respectivement à la sortie liquide 26b et à la sortie gazeuse 26c du séparateur 26.Le reliquat gazeux est recomprimé dans le deuxième sous-étage de compression lob ", au cours de la deuxième sous-étape de compression précédemment définie, de la pression intermédiaire PI à la haute pression HP, h) on détend à la basse pression BP, dans la vanne de détente 27, au moins une partie du condensat intermédiaire, disponible à la sortie liquide 26b du séparateur 26 ; on réunit cette partie détendue à l'autre courant frigorigène de refroidissement en cours de réchauffement, précédemment défini, et circulant dans l'autre passage de vaporisation (12b, 13, 11b, 14, 1ou). Selon un mode préféré d'exécution de la présente invention, on détend dans la vanne 28, à la moyenne pression MP, une autre partie du condensat intermédiaire, disponible à la sortie liquide 26b du séparateur 26. On réunit cette autre partie détendue au courant frigorigène de cycle, précédemment défini, en cours de réchauffement, et circulant dans le passage de vaporisation (7b, 8, 6b). Selon un autre mode d'exécution préféré de la présente invention, on sous-refroidit le condensat intermédiaire, dans le conduit de sous-refroidissement 29, avant sa détente à la basse pression BP et à la moyenne pression MP, respectivement dans les vannes 27 et 28, par échange de chaleur à contre-courant avec l'autre courant frigorigène de refroidissement, précédemment défini, en cours de réchauffement sous la basse pression, et circulant dans l'autre passage de vaporisation (12b, 13, 1tb, 14, lOk). D'après les indications données dans la description précédente, on constate tout d'abord que le perfectionnement conforme à l'invention ne modifie pas de manière substantielle le matériel nécessaire à la mise en oeuvre de la technique de refroidissement définie par le brevet français 1.516.728 et son certificat d'addition 91.762. En effet, dans-le mode le plus simple d'exécution de l'invention, il suffit uniquement d'adjoindre un condenseur intermédiaire 2, un séparateur intermédiaire 26, et une vanne de détente intermédiaire 27, aux matériels divulgués et proposés antérieurement, pour améliorer de manière substantielle les performances énergétiques du cycle frigorifique retenu. La diminution de l'énergie de cornpressiorn consommée peut être explicitée d'une part par le fait que le condersat i termé- diaire est obtenu sous une pression plus basse que la haute res- sion sous laquelle sont obtenues les autres fractions condensées du mélange de cycle, et d'autre part par les propriétés du diagramme d'échange thermique représenté à la Figure 2. Dans ce graphique, la courbe AB représente le refroidissement du gaz naturel, circulant dans le conduit 10a de l'échangeur 10.La courbe CDE, en pointillés, représente le réchauffement de l'autre courant frigorigène de refroidissement, circulant dans le passage 10b du même échangeur 10, lorsque le perfectionnement conforme à l'invention n'est pas utilisé, c'est-à-dire lorsque le condenseur intermédiaire 2, le séparateur intermédiaire 26, et les vannes de détente 27 et 28 sont absentes. La courbe CD'E', en trait plein, représente le réchauffement de l'autre courant frigorigène de refroidissement, circulant dans le même passage tOb, lorsque le perfectionnement conforme à l'invention est utilisé. D'après la figure 2, on constate que le perfectionnement conforme à l'invention permet de diminuer l'irréversibilité thermodynamique de l'échange thermique effectué dans l'échangeur 10 - on diminue l'écart de température au bout froid de l'échan- geur 10, et dans toute la zone de températures de ce même échangeur, correspondant à la vaporisation de ltautre courant frigorigène de refroidissement, - l'amélioration du coefficient de transfert de chaleur, obtenue selon l'invention dans l'échangeur 50, permet de eompenser au moins partiellement l'augmentation de la surface d'échange, résultant de la diminution des écarts de températures précédemment cités ; cette amélioration a en effet pour conséquence une diminution de l'écart moyen de températures, qui peut être plus élevé d'au moins 50C, et même de plus de tOOC, qu'antérieurement à l'invention (conférer écart entre les points D et D'), - corrélativement, la vaporisation de l'autre courant frigorigène de refroidissement apporte un gain appréciable en kilocalories par kilomole , extraites du mélange gazeux traité. A titre- indicatif, les pressions précédemment mentionnées peuvent être - BT : entre 1,5 et 3 ata, - MP : entre 5 et 10 ata, - PI : entre 12 et 25 ata, - HP entre 30 et 50 ata. Selon la présente invention, on a découvert également que l'amélIoration des performances énergétiques du cycle frigorifique précédemment décrit, était obtenue lorsque la composition du mé- lange de cycle et sa pression intermédiaire PI sont ajustées conjointement de telle manière que le poids moléculaire moyen du condensat intermédiaire, recueilli dans le séparateur intermédiaire 26, et disponible à sa sortie liquide 26b, soit compris entre 45 et 65. Cette caractéristique particulière peut être généralisée à tout cycle frigorifique du type "cascade incorporée" (conférer la publication de A.P. KlEEM?NKO précédemment citée), de type ouvert ou fermé, répondant à la définition suivante a) on effectue sous une haute pression une condensation fractionnée d'au moins le mélange de cycle, la première fraction condensée étant obtenue par échange de chaleur avec un réfrigérant externe, et au moins la dernière fraction condensée étant obtenue par échange de chaleur à contre-courant avec un courant frigorigène de cycle, en cours de réchauffement sous une basse pression inférieure à la haute pression, b) on refroidit le mélange gazeux par échange de chaleur à contre-courant avec ledit courant frigorigène de cycle, en cours de réchauffement sous ladite basse pression, c) on détend à la basse pression au moins une partie d'au moins une fraction condensée d'au moins le mélange de cycle, et on réunit la partie détendue au courant frigorigène de cycle, en cours de réchauffement, d) on recomprime le courant frigorigène réchauffé de cycle, de la basse pression à la haute pression, e) on recomprime au moins le mélange de cycle de la basse pression à la haute pression, en au moins deux étapes de compression, effectuées respectivement, d'une part depuis une pression au moins égale à la basse pression, jusqu'à une pression intermédiaire supérieure à la basse pression, puis d'autre part de ladite pression intermédiaire jusqu'à la haute pression, f) on condense partiellement et intermédiairement au moins le mélange de cycle recomprimé à la pression intermédiaire, par échange de chaleur avec un réfrigérant externe, g) on sépare au moins le mélange de cycle partiellement condensé, en un condensat intermédiaire et un reliquat gazeux, ce dernier étant recomprimé lors de la deuxième étape de compression de la pression intermédiaire à la haute pression, h) on détend à la basse pression au moins une partie du condensat intermédiaire, et on réunit la partie détendue au courant frigorigène de cycle en cours de réchauffement, i) la composition du mélange de cycle et la pression intermédiaire sont ajustées conjointement de telle manière que le poids moléculaire moyen du condensat intermédiaire soit compris entre 45 et 65. Selon un autre mode d'exécution de l'invention, conforme à la figure 3, on a découvert également que l'on pouvait améliorer les performances énergétiques du cycle frigorifique conforme au brevet français 1.5t6.728 et à son certificat d'addition 91.762, sans pratiquement augmenter le coût de l'investissement en matériel, par la modification suivante, définie par référence à la figure 3 - au lieu de détendre à la basse pression BP au moins une partie du condensat intermédiaire disponible à la sortie liquide 26b du séparateur 26, on comprime ladite partie dans une pompe 60, sous forme liquide, à la haute pression HP, - on réunit la partie comprimée par le conduit 61, au mélange de cycle sous la haute pression, avant sa condensation fractionnée, c'est-à-dire avant sa condensation partielle dans le condenseur 21. - RFVENDICATIONS 1.- Procédé pour refroidir un mélange gazeux à l'aide d'au moins un cycle frigorifique mettant en oeuvre un mélange de cycle comportant une pluralité de constituants, ledit cycle frigorifique comprenant les étapes suivantes a) on effectue sous une haute pression une condensation fractionnée du mélange de cycle, la première fraction condensée étant obtenue par échange de chaleur avec un réfrigérant externe, et au moins la dernière fraction condensée étant obtenue par échange de chaleur à contre-courant avec un courant frigorigène de cycle, en cours de réchauffement sous une moyenne pression inférieure à la haute pression, b) on refroidit le mélange gazeux par échange de chaleur à contre-courant avec un autre courant frigorigène de refroidissement, en cours de réchauffement sous une basse pression inférieure à ladite moyenne pression, c) on détend au moins une partie et une autre partie d'au moins une fraction condensée du mélange de cycle, respectivement à la moyenne pression et à la basse pression, et on réunit lesdites partie et autre partie détendues, respectivement audit courant frigorigène de cycle et audit autre courant frigorigène de refroidissement, d) on recomprime ledit autre courant frigorigène réchauffé de refroidissement, de la basse pression à la moyenne pression, puis ledit autre courant frigorigène comprimé à la moyenne pression, réuni audit courant frigorigène réchauffé de cycle, de ladite moyenne pression à la haute pression, ledit cycle étant caractérisé en ce que, en combinaison e) on recomprime le mélange de cycle de la moyenne pression à la haute pression, en au moins deux sous-étapes de compression, effectuées respectivement, d'une part depuis une pression au moins égale à la moyenne pression, jusqu une pression intermédiaire supérieure à la moyenne pression, puis d'autre part de ladite pression intermédiaire jusqu'à la haute pression, f) on condense partiellement et intermédiairement le mélange de cycle recomprimé à la pression intermédiaire, par échange de chaleur avec un réfrigérant externe, g) on sépare le mélange de cycle partiellement condensé en un condensat intermédiaire et un reliquat gazeux, ce dernier étant recomprimé lors de la dixième sous-étape de compression a la pression intermédiaire à la haute pression, h) on détend à la basse pression au moins une partie du condensat intermédiaire, et on réunit la partie détendue audit autre courant frigorigène de refroidissement, en cours de réchauffement. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on détend à la moyenne pression une autre partie du condensat intermédiaire, et on réunit l'autre partie détendue audit courant frigorigène de cycle, en cours de réchauffement. 3.- Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on sous-refroidit au moins ladite partie du condensat intermédiaire, avant sa détente à la basse pression, par échange de chaleur à contre-courant avec l'autre courant frigorigène de refroidissement, en cours de réchauffement sous la basse pression. 4.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le réfrigérant externe, assurant la condensation partielle et intermédiaire du mélange de cycle recomprimé à la pression intermédiaire, est un réfrigérant en cours de vaporisation, tel que du propane. 5.- Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il met en oeuvre un autre cycle frigorifique comprenant successivement une compression dudit réfrigérant sous forme gazeuse, une condensation du réfrigérant comprimé par échange de chaleur avec un autre réfrigérant externe tel que l'eau, une détente dudit réfrigérant condensé, une vaporisation dudit réfrigérant détendu par échange de chaleur avec au moins ledit mélange de cycle recomprimé à la pression intermédiaire, en cours de condensation partielle et intermédiaire, ledit réfrigérant vaporisé étant recyclé vers la compression. 6.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la composition du mélange de cycle et la pression intermédiaire sont ajustées conjointement de telle manière que le poids moléculaire moyen du condensat intermédiaire soit compris entre 45 et 65. 7.- Procédé pour refroidir un mélange gazeux à l'aide d'au moins un cycle frigorifique mettant en oeuvre un mélange de cycle comportant une pluralité de constituants, ledit cycle comprenant les étapes suivantes a) on effectue sous une haute pression une condensation frac tionnée d'au moins le mélange de cycle, la première fraction con densée étant obtenue par échange de chaleur avec un réfrigérant externe, et au moins la dernière fraction condensée étant obtenue par échange de chaleur à contre-courant avec un courant frigori gène de cycle, en cours de réchauffement sous une basse pression inférieure à la haute pression, b) on refroidit le mélange gazeux par échange de chaleur à contre-courant avec ledit courant frigorigène de cycle, en cours de réchauffement sous ladite basse pression, c) on détend à la basse pression au moins une partie d'au moins une fraction condensée d'au moins le mélange de cycle, et on réunit la partie détendue au courant frigorigène de cycle, en cours de réchauffement, d) on-recomprime le courant frigorigène réchauffé de cycle, de la basse pression à la haute pression, ledit cycle étant caractérisé en ce que, en combinaison e) on recomprime au moins le mélange de cycle de la basse pression à la haute pression, en au moins deux étapes de compres sion, effectuées respectivement, d'une part depuis une pression au moins égale à la basse pression, jusqu'à une pression inter médiaire supérieure à la basse pression, puis d'autre part de ladite pression intermédiaire jusqu'à la haute pression, f) on condense partiellement et intermédiairement au moins le mélange de cycle recomprimé à la pression intermédiaire, par échange de chaleur avec un réfrigérant externe, g) on sépare au moins le mélange de cycle partiellement con densé, en un condensat intermédiaire et un reliquat gazeux, ce dernier étant recomprimé lors de la deuxième étape de compression de la pression intermédiaire à la haute pression, h) on détend à la basse pression au moins une partie du con densat intermédiaire, et on réunit la partie détendue au courant frigorigène de cycle en cours de réchauffement, i) la composition du mélange de cycle et la pression inter médiaire sont ajustées conjointement de telle manière que le poids moléculaire moyen du condensat intermédiaire soit compris entre 45 et 65. 8.- Installation de refroidissement du genre comprenant a) un moyen de compression comprenant un premier étage dont l'aspiration et le refoulement fonctionnent respectivement sous une basse pression et une moyenne pression, un deuxième étage dont l'aspiration et le refoulement fonctionnent respectivement sous ladite moyenne pression et une haute pression, b) un condenseur dont l'entrée communique avec le refoulement du deuxième étage de compression, et comportant des moyens de circulation pour un réfrigérant externe, c) une pluralité de séparateurs disposés en série, comportant chacun une entrée diphasique, une sortie liquide, et une sortie gazeuse, l'entrée diphasique du premier séparateur communiquant avec la sortie du condenseur, d) un ensemble d'échange de chaleur, coopérant avec ladite pluralité de séparateurs, comprenant une pluralité de conduits de condensation fractionnée, disposés en série, au moins undit conduit de condensation fractionnée comportant une entrée communiquant avec la sortie gazeuse d'un séparateur, et une sortie communiquant avec 11 entrée diphasique du séparateur suivant ; un passage de vaporisation en relation d'échange thermique avec lesdits conduits de condensation fractionnée, e) un autre ensemble d'échange de chaleur comprenant un passage de refroidissement, et un autre passage de vaporisation en relation d'échange thermique avec ledit passage de refroidissement, f) une pluralité de moyens de détente, l'amont d'au moins undit moyen de détente communiquant avec la sortie liquide d'un séparateur, ou avec la sortie d'un conduit de condensation fractionnée, tandis que l'aval du même moyen de détente communique avec ledit passage de vaporisation, g) une autre pluralité de moyens de détente, l'amont d'au moins undit moyen de détente communiquant avec la sortie liquide d'un séparateur, ou avec la sortie d'un conduit de condensation fractionnée, tandis que l'aval du même moyen de détente communique avec ledit autre passage de vaporisation, h) un conduit de retour dont l'amont communique avec ledit passage de vaporisation, et dont l'aval communique avec l'aspiration du deuxième étage de compression, i) un autre conduit de retour dont l'amont communique avec ledit autre passage de vaporisation, et dont l'aval communique avec l'aspiration du premier étage de compression, l'aspiration du deuxième étage de compression communiquant avec le refoulement du premier étage de compression, ladite installation étant caractérisée en ce que, en combinaison j) le deuxième étage de compression comprend au moins deux sous-étages de compression, dont l'aspiration et le refoulement du premier fonctionnent respectivement à une pression au moins égale à la moyenne pression, et à une pression intermédiaire su périeure à la moyenne pression, et dont l'aspiration et le re foulement du second fonctionnent respectivement à ladite pression intermédiaire et à ladite haute pression, k) il est prévu un condenseur intermédiaire dont entrée communique avec le refoulement du premier sous-étage, et compor tant des moyens de circulation pour un réfrigérant externe, 1) il est prévu un séparateur intermédiaire, comportant une entrée diphasique communiquant avec la sortie du condenseur in termédiaire, une sortie gazeuse communiquant avec l'aspiration du deuxième sous étage, et une sortie liquide, m) il est prévu au moins un moyen de détente intermédiaire, dont l'amont communique avec la sortie liquide du séparateur in termédiaire, et dont l'aval communique avec ledit autre passage de vaporisation. 9.- installation selon la revendication 8, caractérisée en ce qu'il est prévu un autre moyen de détente intermédiaire, dont l'amont communique avec la sortie liquide du séparateur intermédiaire, et dont l'aval communique avec ledit passage de vaporisation. 10.- Installation selon la revendication 8 ou 9, caractérisée en ce que l'autre ensemble d'échange de chaleur comprend un conduit de sous-refroidissement, en relation d'échange thermique avec ledit autre passage de vaporisation, dont l'entrée communique avec la sortie liquide du séparateur intermédiaire, et dont la sortie communique avec ledit moyen de détente intermédiaire.