直接膨胀制冷（direct-expansion refrigeration），工学-石油与天然气工程-油气储运工程-天然气液化工厂-天然气液化工艺-级联式液化工艺-直接膨胀制冷，不需要另设独立的制冷系统，原料气降温依靠串接在系统中的各种类型膨胀制冷设备来完成，制冷能力直接取决于气体的压力、组成、膨胀比及膨胀制冷设备的热力学效率的工艺方法。又称膨胀制冷法或自冷法。热分离机是20世纪70年代法国开发的一种简单可行的气体膨胀制冷设备，有转动喷嘴式和固定喷嘴式两种类型。80年代以来，中国一些天然气凝液（NGL）回收装置曾采用过热分离机制冷，但因各种原因多数已停用或改用透平膨胀机制冷。1964年美国首先将透平膨胀机制冷技术用于NGL回收过程中。由于此法具有流程简单、操作方便、对原料气组成变化适应性大、投资低及效率高等优点，因此近几十年发展很快。通常的膨胀制冷设备有节流阀、透平膨胀机及热分离机等。在天然气制冷中，常使用输出外功型的透平膨胀机。原料气压力很高（一般在10兆帕或更高），原料气与外输气之间有压差可供利用，或适宜的冷凝分离压力高于外输气压力时，可采用节流阀制冷。