Las plantas de licuefacción de gas natural (GNL) siguen las leyes de transición de fase termodinámica. Cuando la temperatura está por debajo del punto crítico (metano: -82,6 grados), la transición de la fase gaseosa a la fase líquida se puede lograr mediante presurización o enfriamiento. A presión atmosférica, se requiere un enfriamiento a -162 grados para la licuefacción, mientras que a una presión de 4,5 MPa, un enfriamiento a sólo -84 grados es suficiente. Este proceso requiere superar la energía cinética de las moléculas de gas, logrando una reducción de la energía interna mediante el trabajo del compresor y la transferencia de calor en intercambiadores de calor.
Proceso de refrigerante mixto: este proceso utiliza un fluido de trabajo mixto de nitrógeno, metano y etano para lograr una temperatura baja de -160 grados mediante compresión de una sola etapa. La inversión en equipamiento se reduce un 30%, pero el consumo de energía aumenta un 20%.
Proceso de refrigeración en cascada: este proceso utiliza tres etapas de enfriamiento con propano (-40 grados), etileno (-100 grados) y metano (-160 grados) para una reducción gradual de la temperatura. Tiene el menor consumo de energía pero la mayor complejidad de equipamiento.
Proceso de refrigeración de expansión: este proceso es adecuado para plantas-de pequeña escala. El gas natural se expande a través de una turbina hasta una presión absoluta de 0,1-1 MPa, utilizando su propia caída de presión para generar enfriamiento. El consumo de energía es un 35% mayor que el proceso con refrigerante mixto.
