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在海上天然气液化中，由于海上作业的特殊要求，液化流程的选择所依照的标准与陆上不同。由于混合制冷剂循环具有流程简单，设备少，结构紧凑，投资省等优点，能较好的适应海上液化装置。本文针对丙烷预冷混合制冷剂流程、双混合制冷剂流程和单混合制冷剂流程，系统地对其进行热力学分析、稳态模拟和优化、敏感性分析和海上适应性评价，为国内开发和应用混合制冷剂循环的海上天然气液化装置提供理论支持。本文概述了国内外关于海上天然气液化技术的发展现状以及典型的混合制冷剂液化工艺。总结了国外主要FLNG项目的海况条件，建立了不同液化流程的处理能力、所在海域、海况条件的应用数据库。从中得出，FLNG选择液化工艺时，需要综合考虑项目规模、处理能力、制冷剂储存量以及所在海域的海况条件等因素。从热力学角度分析了流程中关键参数对天然气液化流程的制冷剂流量、天然气消耗的冷量、压缩机耗功等性能指标的影响，得知各种参数之间存在较为复杂的相互作用关系。通过调节液化流程中的这些参数，可以使天然气液化流程趋于能耗更小并更加可行。采用数值法对丙烷预冷混合制冷剂、双混合制冷剂和单混合制冷剂三种液化流程进行稳态模拟和优化，优化包括制冷剂组分配比优化和循环参数的优化。首先进行纯制冷剂的选取，设定合理的约束条件，然后在此基础上以最小能耗为目标函数，采用模式搜索法对优化变量进行优化，得到三种制冷循环的最优参数。在流程参数优化的基础上，对C3MR、DMR和SMR三种液化流程进行敏感性分析和海上适应性进行评价。分析发现，对于海上FLNG浮式装置，SMR和DMR流程对原料气组分的变化不敏感，流程简单、设备减少、液化率高、功耗低，比C3MR流程更适合应用于海上FLNG液化装置。为了解决混合制冷剂循环制冷剂组成复杂，制冷剂储存量较大，船体晃动使得制冷剂混合不均匀等问题，提出了混合制冷剂-膨胀液化工艺流程，制冷剂组分采用BOG原料气中的甲烷和氮气。通过对流程的敏感性分析，流程进料流量可调范围大，对原料气组分的变化也不敏感。因此，对海上FLNG具有较好的适用性。该流程缺点是功耗较大。