天然气以其高效、清洁的特点，已成为21世纪的主要能源之一，并且其消耗量呈现日益增大的趋势。小型液化天然气装置以体积小、可撬装、机动运输、开停方便等特点，可实现对分散的小型天然气气田进行开采、煤层气和火炬气等回收利用，提高我国能源开发利用度，保障能源安全，具有重要价值。本文针对这一装置及其关键技术展开研究，主要内容如下:　　(1)对课题组前期设计的小型天然气液化流程进行分析，确定流程中影响系统性能的主要参数点，然后分析主要参数点的变化对流程比功耗和液化率的影响，得到了各参数点变化对系统性能的影响规律。　　(2)由于系统中每一个参数点的变化会引起其他各点参数的变化，难以实现全局寻优，本文通过Matlab调用Aspen Hysys，利用Matlab的优化编程能力以及Aspen Hysys的仿真模拟能力，实现天然气液化流程中的参数分析，解决了手动调节对系统优化带来的繁琐，实现了指定区间内系统参数自动寻优，得到系统最佳运行参数。　　(3)以影响系统性能的三个主要参数作为优化变量，以比功耗最小为目标函数，并以换热器内的窄点温差3℃为约束条件，利用Aspen Hysys自带的优化器对液化流程系统进行全局优化，进一步提高了液化流程的性能，得到了液化流程的最佳运行参数。　　(4)利用全局优化后的小型天然气液化流程最佳运行参数，对液化流程中涉及的单螺杆膨胀机和压缩机的参数进行设计计算，确定出单螺杆膨胀机和压缩机的结构参数，为螺杆膨胀机和压缩机的设计加工提供基础数据。