Các nhà máy hóa lỏng khí tự nhiên (LNG) tuân theo quy luật chuyển pha nhiệt động. Khi nhiệt độ dưới điểm tới hạn (metan: -82,6 độ), quá trình chuyển đổi từ pha khí sang pha lỏng có thể đạt được thông qua điều áp hoặc làm mát. Ở áp suất khí quyển, cần làm mát đến -162 độ để hóa lỏng, trong khi ở áp suất 4,5 MPa, chỉ làm mát xuống -84 độ là đủ. Quá trình này đòi hỏi phải khắc phục động năng của các phân tử khí, đạt được sự giảm năng lượng bên trong thông qua công việc của máy nén và truyền nhiệt trong bộ trao đổi nhiệt.
Quy trình làm lạnh hỗn hợp: Quy trình này sử dụng chất lỏng làm việc hỗn hợp gồm nitơ, metan và etan để đạt được nhiệt độ thấp -160 độ thông qua quá trình nén một giai đoạn. Đầu tư thiết bị giảm 30% nhưng mức tiêu thụ năng lượng tăng 20%.
Quy trình làm lạnh theo tầng: Quá trình này sử dụng ba giai đoạn làm mát bằng propan (-40 độ), ethylene (-100 độ) và metan (-160 độ) để giảm nhiệt độ từng bước. Nó có mức tiêu thụ năng lượng thấp nhất nhưng độ phức tạp của thiết bị cao nhất.
Quy trình làm lạnh mở rộng: Quy trình này phù hợp với-các nhà máy quy mô nhỏ. Khí tự nhiên được giãn nở thông qua tuabin đến áp suất tuyệt đối 0,1-1 MPa, tận dụng độ giảm áp suất của chính nó để tạo ra khả năng làm mát. Tiêu thụ năng lượng cao hơn 35% so với quy trình làm lạnh hỗn hợp.
