氢作为可从多种途径获取的理想能源载体,是化石能源向可再生能源过渡的重要桥梁之一,将为能源的清洁利用带来新的变革。氢能利用需要解决制取、储运和应用等一系列问题,而储运则是氢能应用的重要关键。综合考虑系统质量、体积储氢密度和储存温度,如果氢液化的效率得以进一步提高,液氢可望成为大规模储运的主要形式之一。目前运行的大型氢液化装置,火用(exergy)效率普遍都较低,仅为20-30%。过去几十年,许多研究者都在研究如何提高氢液化的效率,对克劳特型氢液化流程进行改进,并且提出了许多创新的流程,但多是以创新设备、提高设备的效率为前提。在对比研究这些改进或创新流程基础上,本文提出了一种基于液氮预冷、氦制冷、末级膨胀采用J-T节流的氢液化流程,节流后闪蒸的饱和氢气直接由氦气冷凝。该流程的显著特色在于可在现有技术和设备条件下实现工程应用。传统的Aspen Plus、Pro/Ⅱ、HYSYS和ChemCAD等模拟软件,无法进行正-仲氢物性调用,因此本文自行开发了Matlab应用程序对设计流程进行模拟,通过调用Refprop程序解决了平衡氢的物性计算问题。经过模拟发现,末级为J-T节流、闪蒸气经冷氦气冷凝的氢液化流程,其火用效率与末级膨胀用液体膨胀机的流程接近。液氢产量为50T/day、末级为J-T节流的设计流程,系统火用效率为38.52%；末级膨胀为液体膨胀机的设计流程,系统火用效率为40.17%。此外,对换热器的U·A进行了计算,模拟了流体沿换热器长度方向的温度分布。最后,模拟了利用LNG冷能的氢液化流程,研究了不同的设备效率、换热器温差及氢气压力对系统效率的影响,具有一定的实用价值。