由于天然气是一种优质、洁净的能源，其热值高、燃烧产物对环境污染少，被认为是二十一世纪的首选能源。天然气低温液化后的体积仅为原体积的1／625，十分有利于运输和储存。如今，天然气液化技术已成为一项重大的先进技术，液化天然气(LNG)已发展成为一门新兴的工业，并正在继续迅猛发展。本文以热力学理论分析为基础，以降低流程功耗、选取合理的混合制冷剂为目标，对天然气低温液化流程模拟与优化进行了详细的研究。 首先介绍了天然气液化技术的原理，阐述了现代天然气液化装置中常用的三种基本工艺以及目前产生的几种新型的制冷循环工艺，并对于这几种工艺流程进行了经济性比较。由于天然气和多元混合制冷剂都是多元混合物，随着流程中压力和温度的不断变化，它们将会处于气相、气液平衡相和液相状态。本文根据天然气和混合制冷剂热物性的特点，选择了PR方程来计算这两种混合物的相平衡特性。同时，选取模拟软件HYSYS作为本次研究所使用的模拟工具，介绍了HYSYS的计算原理与方法，最后说明了将化工过程模拟软件运用在液化天然气项目及研究中的重要意义。 根据APCI多元混合制冷剂的选取标准，我们遴选出了多种不同组分、不同配比的混合制冷剂组。此次研究使用正交实验法，根据正交实验的结果，定性的分析了流程中各重要参数对天然气液化循环流程中压缩机耗功、系统运行稳定等因素的影响，提出了使流程合理化的一些建议。最后，得出了全文的结论，同时还对运用混合制冷剂布雷登循环的小型天然气液化装置的可行性进行了初步研究，认为小型天然气液化装置使用混合制冷剂布雷登循环是大有可为的。