КОМБИНИРОВАННЫЙ ЦИКЛ СЖИЖЕНИЯ ГАЗА, ИСПОЛЬЗУЮЩИЙ МНОЖЕСТВО ДЕТАНДЕРОВ

1. Способ сжижени  газа, включающий
(а) охлаждение исходного газа (1) в первой теплообменной зоне (21; 705) за счет косвенного теплообмена с одним или более потоками (23) хладагента, обеспечиваемыми в первой холодильной системе; и отвод по существу сжиженного исходного потока (т.е. после его адиабатического расширени  дросселированием до атмосферного давлени  поток содержит жидкую фракцию от 0,25 до 1,0) (25) из первой теплообменной зоны;
(b) дальнейшее охлаждение по существу сжиженного исходного потока во второй теплообменной зоне (27; 401; 511; 817) за счет косвенного теплообмена с одним или более потоками расширенного с совершением работы хладагента (29; 205; 405; 509; 515; 619; 712; 719; 815; 823), обеспечиваемыми замкнутой второй холодильной системой; и отвод дополнительно охлажденного по существу сжиженного исходного потока (33) из второй теплообменной зоны; и
(c) расширение с совершением работы (31; 75; 203; 403; 513; 617; 711; 717; 813; 821) двух или более потоков (65, 73; 65, 201; 501, 509; 65, 616; 709, 716; 811, 819) газообразного охлажденного сжатого хладагента во второй холодильной системе; где работа второй холодильной системы включает следующие стадии:
(1) сжатие (83; 305; 507) одного или более паров (81; 82) хладагента, чтобы обеспечить поток (59; 517) сжатого хладагента;
(2) охлаждение всего или части (59; 61; 306) потока сжатого хладагента в третьей теплообменной зоне (63; 303; 503; 601; 701; 809) за счет косвенного теплообмена с одним или более потоками (79; 67 и 301; 407; 505 и 519; 710; 825 и 827) расширенного с совершением работы хладагента, чтобы обеспечить поток (65; 501; 709; 812) газообразного охлажденного сжатого хладагента, причем в данной теплообменной зоне нет охлаждени  исходного газа или потока охлажденного исходного газа;
(3) расширение (31; 31 и 403; 31 и 513; 711; 821) с совершением работы потока газообразного охлажденного сжатого хладагента, чтобы обеспечить поток холодного расширенного с совершением работы хладагента, обеспечивающего один поток (29; 405; 515; 712; 823) из числа одного или более потоков расширенного с совершением работы хладагента во второй теплообменной зоне; и
(4) расширение (75; 203; 31 (Фиг. 5); 617; 717; 813) с совершением работы потока (73; 201; 501; 616; 716; 811) газообразного охлажденного сжатого хладагента дл  обеспечени  потока промежуточной температуры (77; 205; 301; 505; 619; 719; 815), который вводитс  в или дополн ет рабочий цикл охлаждени , обеспечиваемый подогретым холодным расширенным с совершением работы потоком во второй теплообменной зоне или после нее;
причем расход потока (29; 405; 515; 712; 823) расширенного с совершением работы хладагента во второй теплообменной зоне меньше совокупного расхода одного или более потоков (79; 67+301; 407; 505+519; 710; 825+827) расширенного с совершением работы хладагента в третьей теплообменной зоне.
2. Способ по п.1, где один из числа одного или более потоков расширенного с совершением работы хладагента, обеспечивающих цикл охлаждени  в третьей теплообменной зоне (63; 303; 503; 601; 701; 809), содержит указанный один поток (29; 405; 515; 712; 823) из числа одного или более потоков расширенного с совершением работы хладагента во второй теплообменной зоне (27; 401; 511; 817) после цикла охлаждени  во второй теплообменной зоне; а второй поток (77; 205; 301; 505; 619; 719; 815) из числа двух или более потоков расширенного охлажденного сжатого хладагента обеспечивает цикл охлаждени  по меньшей мере в третьей теплообменной зоне.
3. Способ по п.2, где второй поток (205; 619; 719; 815) из числа двух или более потоков расширенного охлажденного сжатого хладагента также обеспечивает цикл охлаждени  во второй теплообменной зоне (27; 817).
4. Способ по п.3, где второй поток (205; 619; 719) из числа двух или более потоков расширенного охлажденного сжатого хладагента объедин ют с указанным одним потоком (29; 712) из числа одного или более потоков расширенного с совершением работы хладагента в местоположении промежуточной температуры во второй теплообменной зоне (27).
5. Способ по п.2, где второй поток (77; 301; 505) из числа двух или более потоков расширенного охлажденного сжатого хладагента обеспечивает цикл охлаждени  в третьей теплообменной зоне (63; 303; 503), но не во второй теплообменной зоне (27; 401; 511).
6. Способ по п.5, где второй поток (77; 301) из числа двух или более потоков расширенного охлажденного сжатого хладагента объедин ют с указанным одним потоком (29; 405) из числа одного или более потоков расширенного с совершением работы хладагента в местоположении между второй и третьей теплообменными зонами.
7. Способ по п.1, где первую часть (61; 306) сжатого пара (59) хладагента охлаждают в третьей теплообменной зоне (63; 303; 601; 701), и вторую часть (69; 307) сжатого пара хладагента охлаждают (71; 71 и 601; 71 и 701), расшир ют с совершением работы (75; 617; 717) и подогревают в третьей теплообменной зоне (63; 303; 601; 701), чтобы обеспечить в ней холод дл  охлаждени  первой части сжатого пара хладагента.
8. Способ по п.1, где сжатый пар (517) хладагента охлаждают в третьей теплообменной зоне (503) и расшир ют с совершением работы (31) дл  получени  первого расширенного с совершением работы хладагента (29); при этом первый расширенный с совершением работы хладагент раздел ют на первый и второй охлажденные хладагенты (505, 509); первый охлажденный хладагент (505) подогревают в третьей теплообменной зоне дл  обеспечени  холода в ней дл  охлаждени  сжатого пара хладагента; второй охлажденный хладагент (509) дополнительно охлаждают (511) и расшир ют с совершением работы (513) дл  получени  второго расширенного с совершением работы хладагента (515); и второй расширенный с совершением работы хладагент подогревают во второй теплообменной зоне дл  обеспечени  в ней холода дл  охлаждени  по существу сжиженного исходного потока из первой теплообменной зоны.
9. Способ по п.1, где первую часть (61) сжатого пара (59) хладагента охлаждают в третьей теплообменной зоне (601; 701) и расшир ют с совершением работы (31; 711) дл  получени  первого расширенного с совершением работы хладагента (29; 712); вторую часть (69) сжатого пара хладагента охлаждают косвенным теплообменом (71) с испар ющимс  хладагентом, обеспечиваемым третьей холодильной системой, и расшир ют с совершением работы (617; 717) дл  получени  второго расширенного с совершением работы хладагента (619; 719); и первый и второй расширенные с совершением работы хладагенты подогревают во второй теплообменной зоне, чтобы обеспечить в ней холод дл  охлаждени  по существу сжиженного исходного потока из первой теплообменной зоны.
10. Способ по п.1, отличающийс  тем, что сжатый пар (807) хладагента охлаждают в третьей теплообменной зоне (809), чтобы получить охлажденный сжатый пар (810) хладагента; и при этом часть (812) охлажденного сжатого пара хладагента расшир ют с совершением работы (821) и подогревают во второй теплообменной зоне (817), чтобы обеспечить в ней охлаждение по существу сжиженного исходного потока из первой теплообменной зоны.
11. Способ по п.1, где втора  холодильна  система функционирует по способу включающему
(d) сжатие (83) первого пара (81) хладагента, чтобы получить сжатый пар (59) хладагента, и разделение сжатого пара хладагента на первый и второй сжатые хладагенты (61, 69);
(e) охлаждение первого сжатого хладагента (61) в третьей теплообменной зоне (63), чтобы получить первый охлажденный сжатый хладагент (65); расширение с совершением работы (31) первого охлажденного сжатого хладагента, чтобы получить холодный расширенный с совершением работы хладагент (29); подогрев холодного расширенного с совершением работы хладагента во второй теплообменной зоне (27; 401), чтобы обеспечить холод дл  охлаждени  охлажденного исходного потока в ней; и отвод из нее промежуточного хладагента (67);
(f) охлаждение второго сжатого хладагента (69) за счет косвенного теплообмена (71) с испар ющимс  хладагентом, чтобы получить второй охлажденный сжатый хладагент (73); расширение с совершением работы (75) второго охлажденного сжатого хладагента, чтобы получить расширенный с совершением работы второй хладагент (77); и объединение расширенного с совершением работы второго хладагента с промежуточным хладагентом, чтобы получить объединенный промежуточный хладагент (79; 407); и
(g) подогрев объединенного промежуточного хладагента в третьей теплообменной зоне, чтобы обеспечить холод дл  охлаждени  первого сжатого хладагента в ней; и отвод из нее теплого хладагента (81), чтобы получить первый пар хладагента.
12. Способ по п.1, где втора  холодильна  система функционирует по способу, включающему
(d) сжатие (83) первого пара (81) хладагента, чтобы получить сжатый пар (59) хладагента;
(e) охлаждение сжатого пара (59) хладагента в третьей теплообменной зоне (63), чтобы получить охлажденный сжатый хладагент, и разделение охлажденного сжатого хладагента на первый и второй охлажденные сжатые хладагенты (60; 201);
(f) дальнейшее охлаждение первого охлажденного сжатого хладагента (60) в третьей теплообменной зоне (63), чтобы получить первый дополнительно охлажденный хладагент (65);
(g) расширение с совершением работы (31) первого более охлажденного хладагента, чтобы обеспечить расширенный с совершением работы первый хладагент (29), и расширение с совершением работы (203) второго охлажденного сжатого хладагента (201), чтобы получить расширенный с совершением работы второй хладагент (205);
(h) подогрев расширенного с совершением работы первого хладагента и расширенного с совершением работы второго хладагента во второй теплообменной зоне (27), чтобы обеспечить в ней холод дл  охлаждени  по существу сжиженного исходного потока из первой теплообменной зоны, и отвод объединенного промежуточного хладагента (79) из второй теплообменной зоны; и
(i) подогрев объединенного промежуточного хладагента в третьей теплообменной зоне, чтобы обеспечить холод дл  охлаждени  первого сжатого хладагента в ней; и отвод из нее подогретого хладагента, чтобы обеспечить первый пар (81) хладагента.
13. Способ по п.1, где втора  холодильна  система функционирует по способу, включающему
(d) сжатие первого пара (81) хладагента и второго пара (82) хладагента во многоступенчатом холодильном компрессоре (305) дл  получени  сжатого пара (59) хладагента; и разделение сжатого пара хладагента на первый и второй сжатые хладагенты (306, 307);
(e) охлаждение первого сжатого хладагента (306) в третьей теплообменной зоне (303) дл  получени  первого охлажденного сжатого хладагента (65) и расширение с совершением работы (31) первого охлажденного сжатого хладагента, чтобы получить холодный расширенный с совершением работы хладагент (29) под первым давлением; и подогрев холодного расширенного с совершением работы хладагента во второй теплообменной зоне (27), чтобы обеспечить в ней холод дл  охлаждени  по существу сжиженного исходного потока из первой теплообменной зоны; и отвод промежуточного хладагента (67) из второй теплообменной зоны;
(f) охлаждение (71) второго сжатого хладагента (307) косвенным теплообменом с испар ющимс  хладагентом, чтобы получить второй охлажденный сжатый хладагент (73); расширение с совершением работы (75) второго охлажденного сжатого хладагента, чтобы получить расширенный с совершением работы второй хладагент (301) под вторым давлением, которое выше первого давлени ; подогрев расширенного с совершением работы второго хладагента в третьей теплообменной зоне, чтобы обеспечить холод дл  охлаждени  первого сжатого хладагента в ней; и отвод из нее подогретого хладагента (82), чтобы получить второй пар хладагента;
(g) подогрев промежуточного хладагента (67) в третьей теплообменной зоне, чтобы обеспечить холод дл  охлаждени  первого сжатого хладагента в ней; и отвод из нее подогретого хладагента (81), чтобы получить первый пар хладагента; и
(h) ввод первого пара хладагента в первую ступень многоступенчатого холодильного компрессора и ввод второго пара хладагента в промежуточную ступень многоступенчатого холодильного компрессора.
14. Способ по п.1, где втора  холодильна  система функционирует по способу, включающему
(d) сжатие (83) пара (81) хладагента, чтобы получить сжатый пар (59) хладагента, и разделение сжатого пара хладагента на первый и второй сжатые хладагенты (61, 69);
(e) охлаждение первого сжатого хладагента (61) в третьей теплообменной зоне (63), чтобы получить первый охлажденный сжатый хладагент (65); и расширение с совершением работы (31) первого охлажденного сжатого хладагента, чтобы обеспечить первый расширенный с совершением работы хладагент (29);
(f) охлаждение первого расширенного с совершением работы хладагента во второй теплообменной зоне (401), чтобы получить охлажденный первый расширенный с совершением работы хладагент (402); расширение с совершением работы (403) охлажденного первого расширенного с совершением работы хладагента, чтобы получить холодный расширенный с совершением работы хладагент (405); подогрев холодного расширенного с совершением работы хладагента во второй теплообменной зоне, чтобы обеспечить в ней холод дл  охлаждени  по существу сжиженного исходного потока из первой теплообменной зоны; и отвод промежуточного хладагента (67) из второй теплообменной зоны;
(g) охлаждение второго сжатого хладагента (69) косвенным теплообменом (71) с испар ющимс  хладагентом, чтобы получить второй охлажденный сжатый хладагент (73); расширение с совершением работы (75) второго охлажденного сжатого хладагента, чтобы получить расширенный с совершением работы второй хладагент (77); и объединение расширенного с совершением работы второго хладагента с промежуточным хладагентом, чтобы получить объединенный хладагент (407); и
(h) подогрев объединенного хладагента в третьей теплообменной зоне, чтобы обеспечить холод дл  охлаждени  первого сжатого хладагента в ней; и отвод из нее первого пара (81) хладагента.
15. Способ по п.1, где втора  холодильна  система функционирует по способу, включающему
(d) сжатие первого пара (81) хладагента и второго пара (82) хладагента во многоступенчатом холодильном компрессоре (507), чтобы получить сжатый пар (517) хладагента;
(e) охлаждение сжатого пара хладагента в третьей теплообменной зоне (503), чтобы получить первый охлажденный сжатый хладагент (501); расширение с совершением работы (31) первого охлажденного сжатого хладагента, чтобы получить первый холодный расширенный с совершением работы хладагент (29) под первым давлением; и разделение первого холодного расширенного с совершением работы хладагента на первый и второй холодные хладагенты (505, 509);
(f) подогрев первого холодного хладагента (505) в третьей теплообменной зоне, чтобы обеспечить холод дл  охлаждени  первого сжатого хладагента в ней; и отвод из нее подогретого хладагента (82), чтобы обеспечить второй пар хладагента;
(g) охлаждение второго холодного хладагента (509) во второй теплообменной зоне (511), чтобы обеспечить второй охлажденный сжатый хладагент (512); расширение с совершением работы (513) второго охлажденного сжатого хладагента, чтобы получить второй расширенный с совершением работы хладагент (515) под вторым давлением, меньшим, чем первое давление;
(h) подогрев второго расширенного с совершением работы хладагента во второй теплообменной зоне, чтобы обеспечить в ней холод дл  охлаждени  по существу сжиженного исходного потока из первой теплообменной зоны и обеспечить холод дл  охлаждени  первого сжатого хладагента в третьей теплообменной зоне; и отвод из нее подогретого хладагента (81), чтобы получить первый пар хладагента; и
(i) ввод первого пара хладагента в первую ступень многоступенчатого холодильного компрессора и ввод второго пара хладагента в промежуточную ступень многоступенчатого холодильного компрессора.
16. Способ по п.1, где втора  холодильна  система функционирует по способу, включающему
(d) сжатие (83) пара (81) хладагента, чтобы получить сжатый пар (59) хладагента; и разделение сжатого пара хладагента на первый и второй сжатые хладагенты (61, 69);
(e) охлаждение первого сжатого хладагента (61) в третьей теплообменной зоне (601), чтобы получить первый охлажденный сжатый хладагент (65); и расширение с совершением работы (31) первого охлажденного сжатого хладагента, чтобы получить холодный расширенный с совершением работы первый хладагент (29); подогрев холодного расширенного с совершением работы первого хладагента во второй теплообменной зоне (27), чтобы обеспечить в ней холод дл  охлаждени  по существу сжиженного исходного потока из первой теплообменной зоны, и чтобы сформировать частично подогретый хладагент во второй теплообменной зоне;
(f) охлаждение второго сжатого хладагента (69) косвенным теплообменом (71) с испар ющимс  хладагентом, чтобы обеспечить промежуточный охлажденный хладагент (615); дальнейшее охлаждение промежуточного охлажденного хладагента в третьей теплообменной зоне, чтобы получить охлажденный второй сжатый хладагент (616); и расширение с совершением работы (617) второго охлажденного сжатого хладагента, чтобы обеспечить расширенный с совершением работы второй хладагент (619);
(g) объединение холодного расширенного с совершением работы второго хладагента и частично подогретого хладагента, чтобы обеспечить объединенный промежуточный хладагент; подогрев объединенного промежуточного хладагента во второй теплообменной зоне, чтобы обеспечить в ней дополнительный холод дл  охлаждени  по существу сжиженного исходного потока из первой теплообменной зоны; и отвод частично подогретого хладагента (67) из второй теплообменной зоны; и
(h) подогрев частично подогретого хладагента в третьей теплообменной зоне, чтобы обеспечить холод дл  охлаждени  первого сжатого хладагента и второго сжатого хладагента в ней; и отвод из нее подогретого хладагента (81), чтобы обеспечить первый пар хладагента.
17. Способ по п.1, где втора  холодильна  система функционирует по способу, включающему
(d) сжатие первого пара (81) хладагента и второго пара (82) хладагента во многоступенчатом холодильном компрессоре (507), чтобы получить сжатый пар (807) хладагента;
(e) охлаждение сжатого пара хладагента в третьей теплообменной зоне (809), чтобы получить охлажденный сжатый хладагент (810), и разделение охлажденного сжатого хладагента на первый и второй охлажденные хладагенты (811, 812);
(f) расширение с совершением работы (813) первого охлажденного хладагента (811), чтобы обеспечить первый расширенный с совершением работы хладагент (815) под первым давлением; подогрев первого расширенного с совершением работы хладагента во второй и третьей теплообменных зонах (817, 809), чтобы обеспечить холод во второй теплообменной зоне дл  охлаждени  по существу сжиженного исходного потока (25) из первой теплообменной зоны (21) и обеспечить холод в третьей теплообменной зоне дл  охлаждени  первого сжатого хладагента (807) в третьей теплообменной зоне; и отвод из третьей теплообменной зоны подогретого хладагента, чтобы обеспечить второй пар (82) хладагента;
(g) охлаждение второго охлажденного хладагента (812) во второй теплообменной зоне, чтобы обеспечить второй охлажденный сжатый хладагент (819); расширение с совершением работы (821) второго охлажденного сжатого хладагента, чтобы обеспечить второй расширенный с совершением работы хладагент (823) под вторым давлением, меньшим, чем первое давление;
(h) подогрев второго расширенного с совершением работы хладагента во второй и третьей теплообменных зонах, чтобы обеспечить холод во второй теплообменной зоне дл  охлаждени  охлажденного исходного потока и холод в третьей теплообменной зоне дл  охлаждени  первого сжатого хладагента; и отвод из третьей теплообменной зоны подогретого хладагента, чтобы обеспечить первый пар (81) хладагента; и
(i) ввод первого пара хладагента в первую ступень многоступенчатого холодильного компрессора и ввод второго пара хладагента в промежуточную ступень многоступенчатого холодильного компрессора.
18. Способ по любому из предыдущих пунктов, где расход потока сжатого хладагента, охлаждаемого в третьей теплообменной зоне (63; 303; 503; 601; 701; 809), меньше совокупного расхода одного или более потоков расширенного с совершением работы хладагента, подогреваемых в третьей теплообменной зоне.
19. Способ по любому из пп.1-17, где перва  холодильна  система (21) функционирует независимо от второй холодильной системы.
20. Способ по любому из пп.1-17, где охлаждение исходного газа в первой теплообменной зоне (21; 705) выполн етс  согласно способу, включающему
(d) сжатие (47; 613; 801) и охлаждение (51 и 21; 51 и 705; 21 (Фиг. 8)) пара (45) хладагента, содержащего один или более компонентов, дл  получени  охлажденного и по меньшей мере частично сконденсированного хладагента (55; 603);
(e) снижение (57) давлени  охлажденного и по меньшей мере частично сконденсированного хладагента, чтобы получить испар ющийс  хладагент (23), и охлаждение исходного газа (1) косвенным теплообменом с испар ющимс  хладагентом в первой теплообменной зоне дл  получени  по существу сжиженного исходного потока (25) и пара хладагента из стадии (d).
21. Способ по любому из пп.1-17, где исходный газ (1) охлаждают перед первой теплообменной зоной (21; 705) косвенным теплообменом (3) с испар ющимс  хладагентом.
22. Способ по любому из пп.1-17, где охлаждение пара хладагента на стадии (d) по меньшей мере отчасти обеспечиваетс  косвенным теплообменом (51) с испар ющимс  хладагентом.
23. Способ по любому из пп.1-17, включающий также обеспечение дополнительного охлаждени  дл  третьей теплообменной зоны (601) путем подогрева в ней части одного или более хладагентов (609), обеспечиваемых в первой холодильной системе.
24. Способ по любому из пп.1-17, включающий также обеспечение дополнительного охлаждени  дл  первой теплообменной зоны (705) путем подогрева в ней части промежуточного охлажденного хладагента (703), обеспечиваемого во второй холодильной системе.
25. Способ по любому из пп.1-17, где исходный газ  вл етс  природным газом.
26. Способ по любому из пп.1-17, где один или более хладагентов, обеспечиваемых в первой холодильной системе, выбирают из группы, состо щей из азота, углеводородов, содержащих один или несколько атомов углерода; и галогенуглеводов, содержащих один или более атомов углерода.
27. Способ по любому из пп.1-17, где пар хладагента во второй холодильной системе содержит один или более компонентов, выбираемых из группы, состо щей из азота, аргона, метана, этана и пропана.
28. Система дл  сжижени  газа способом по п.1, включающа
(а) первую холодильную систему и первое теплообменное средство (21; 705) дл  охлаждени  исходного газа (1) косвенным теплообменом с одним или более хладагентами, обеспечиваемыми первой холодильной системой дл  обеспечени  по существу сжиженного исходного потока (25);
(b) замкнутую вторую холодильную систему и второе теплообменное средство (27; 401; 511; 817) дл  дальнейшего охлаждени  по существу сжиженного исходного потока косвенным теплообменом с одним или более расширенными с совершением работы хладагентами (29; 205; 405; 509; 515; 619; 712; 719; 815; 823), обеспечиваемыми второй холодильной системой дл  обеспечени  дополнительно охлажденного, по существу сжиженного исходного потока (33);
(c) средство (83; 305; 507) сжати  газа дл  сжати  одного или более потоков (81; 82) пара хладагента и третье теплообменное средство (63; 303; 503; 601; 701; 809) дл  охлаждени  одного или более потоков (59; 61; 306) сжатого пара хладагента второй холодильной системы;
(d) два или более детандеров (31 и 75; 31 и 203; 31 и 75; 31, 75 и 403; 31 и 513; 31 и 617; 711 и 717; 813 и 821) дл  расширени  с совершением работы потоков охлажденного сжатого пара хладагента второй холодильной системы дл  обеспечени  двух или более потоков (29 и 77; 29 и 205; 29 и 301; 29, 77 и 405; 505, 509 и 515; 29 и 619; 712 и 719; 815 и 823) холодного расширенного с совершением работы хладагента; и
(e) трубную обв зку дл  перемещени  одного потока (29; 29; 29; 405; 515; 29; 712; 832) из числа двух или более потоков холодного расширенного с совершением работы хладагента во второе теплообменное средство; и дл  перемещени  другого потока (77; 205; 301; 77; 505; 619; 719; 815) из числа двух или более потоков холодного расширенного с совершением работы хладагента во второе и третье теплообменные средства.
29. Система по п.28, имеюща  компоненты дл  варианта осуществлени  способа по любому из пп.2-24.