根据不同气源的天然气中CO₂含量不同,研究用于液化天然气低温精馏分离CO₂的方法的可行性。依据低温混合物气液相平衡关系,建立了温度和压力气液相平衡方程组并进行数学求解,同时计算了CO₂析出温度。结合HYSYS软件中的CO₂ Freeze Out工具,绘制了特定组分下CO₂-CH₄-C₂H₆三元系相图。确定了精馏分离以及CO₂结霜的相区。使用HYSYS软件建立了天然气精馏模型,研究了精馏塔压力、回流比、原料气组成对精馏分离效果的影响规律。通过综合分析各种因素,选择精馏塔压力为3.0MPa时,CO₂体积分数含量不超0.18%时的净化气进行液化。分别设计了氮-甲烷膨胀和混合制冷剂两种制冷循环为天然气精馏分离及液化工艺提供冷量,利用HYSYS软件对所设计的工艺进行模拟计算,结果表明混合制冷剂循环工艺比功耗较低,液化率满足要求。以最小比功耗为目标,对混合制冷剂的配比进行了优化,优化后比功耗由0.40kW·h/Nm³降至0.38kW·h/Nm³,LNG的存储压力由0.3MPa降为0.224MPa。最后,研究了含丙烷和丁烷组分较多的天然气精馏分离工艺,在同时得到LNG和液化石油气产品的条件下总产率达90%。