我国天然气液化技术是一项新兴的技术，正在迅速发展，但与国外天然气液化技术相比，国内天然气液化技术才刚刚起步，差距较大。本文从热力学角度出发，对天然气低温液化流程模拟与优化进行了详细的研究。 文中首先论述了国内外天然气液化技术的现状和发展趋势，并详细阐述了液化技术原理，通过对各种常见的现代天然气液化流程特点的分析，给出了流程的选择和设计原则；确定了以SRK方程和P-R方程作为计算天然气液化相平衡的基础模型，并结合精度较高的LKP方程来计算混合物的焓和熵，提高了整个流程模拟的精度；利用模块化思想，对天然气液化流程中压缩机、混合器、多股流换热器等设备热力过程进行了模拟，通过其在流程计算中的使用，效果良好；混合制冷剂循环(MRC)液化天然气流程是目前世界上应用最广泛的工艺，本文对带回热和无回热的两种液化流程分别进行了模拟计算，比较了两种流程中压缩机耗功，丙烷预冷量、制冷剂流量、各换热器的换热量等表示流程性能的参数，并分析了混合制冷剂参数对流程性能的影响，得出了降低流程能耗、增加可行性的结论；给出MRC液化流程的优化模型，并提出以惩罚函数法作为优化算法，结合各种约束条件，对流程进行了优化计算，效果良好；用灰箱模型对天然气液化流程进行了(火用)分析，通过计算确定了流程中能耗大的薄弱环节，分析其(火用)损原因，并提出了若干项减少(火用)损的有力措施。