液化天然气在生产过程中，净化工艺大同小异：首先依据原料气的组成，选择合适的净化工艺，对天然气进行预处理，脱除天然气中的水份、二氧化碳、硫化氢、重烃和汞等杂质，以避免在低温状态下堵塞、腐蚀设备、管道。天然气液化工艺根据原理主要有以下几种：    第一种是无制冷剂的液化工艺。天然气经过压缩，向外界释放热量，再经膨胀(或节流)使天然气压力和温度下降，使天然气部分液化；像江阴、苏州、成都等工厂就是采用这种制冷工艺。
    第二种是阶式（级联式）制冷液化工艺，这种工艺选用蒸发温度成梯度的一组制冷剂，如丙烷、乙烷(或乙烯)、甲烷，通过多个制冷系统分别与天然气换热，使天然气温度逐渐降低达到液化的目的。像河南中原液化天然气工厂就是这种制冷工艺。
    图1：级联式制冷液化工艺流程示意图

    第三种是混合制冷工艺，简称MRC（MixedRefrigerantCycle），是以C1、C2、C3、C5碳氢化合物及N2等5种以上的多组分混合制冷剂为制冷介质，对制冷剂进行逐级的压缩冷凝分离节流蒸发而得到不同温度水平的制冷量，以达到逐步冷却和液化原料气的目的。混合制冷工艺分类为：单级混合制冷工艺(SMR)、丙烷预冷混合制冷工艺(C3/MRC)双级混合制冷工艺(DMR)。自20世纪70年代以来，LNG年产量为1×106t/a级以上的基本负荷型天然气液化装置，广泛采用了各种不同类型的混合制冷液化流程。像新疆广汇、四川达州、内蒙鄂尔多斯项目就是这种制冷工艺。
    图2：双级混合制冷液化工艺(DMR)流程示意图

    第四种是膨胀制冷工艺，单一制冷剂(主要是氮气或者甲烷)制冷的液化流程，利用高压制冷剂通过透平膨胀机绝热膨胀的克劳德循环制冷来实现天然气的液化。气体在膨胀机中膨胀降温的同时，能输出功，可用于驱动流程中的压缩机。例如用氮气一种制冷剂作制冷循环，像上海、海南福山、泰安、西宁就是这种制冷工艺。再如用甲烷一种制冷剂作制冷循环，像北海涠洲岛就是这种制冷工艺。
    图3：氮膨胀制冷液化工艺流程示意图

    目前国内普遍采用的天然气液化制冷工艺有三种类型:级联式制冷工艺、膨胀制冷工艺和混合制冷工艺。
    表1：液化循环特性比较

    小型LNG装置通常倾向于选择比较简单的膨胀制冷工艺或单级混合制冷工艺。对LNG产量小于3×104t/a的液化装置，采用膨胀机循环一般更为经济，因为其流程的简单抵消了其能耗较高的劣势，且国产技术成熟，设备制造周期短，后期维护方便，制冷剂较易获得，较适合用于海上浮动小型液化装置和小型调峰液化装置。
    LNG产量小于7×104t/a的液化装置，早年国内积极引进国外单级混合制冷工艺技术，吸取了丰富的工艺技术及实际工程经验，小型混合制冷技术国产化取得阶段性的成功，造价及运行费用都比较有优势。
    中型LNG装置通常指产量小于150×104t/a的装置，这种LNG装置主要以销售为目的，工艺上需要追求高效益低能耗低投资，以此降低生产运行成本，增强市场竞争力，一般采用一些经过改进的混合制冷工艺。
    级联式制冷工艺流程适合于产量为(500~1000)×104的大中型基本负荷型LNG工厂。虽然能耗最低，但是造价高，流程复杂，管理不便。混合制冷工艺流程以丙烷预冷最具竞争力，但是流程设备还是显得复杂。
    双级混合制冷工艺主要用于中高生产量的LNG生产线，其产量范围为(200~500)×104t/a。此工艺可以通过调节两个循环中混合制冷剂的组成使压缩机在较宽的进气条件和大气环境下工作。双级混合制冷液化流程在造价方面比丙烷预冷混合制冷液化流程更有竞争力。
    LNG工厂的主要设备基本国产化，大型LNG液化装置破垄断尚需时日。建设LNG工厂，不管哪种液化工艺，装置设备的构成百变不离其宗，以全液化为例，大概所需设备如下：①天然气预处理系统1套②液化冷箱系统1套③氮气压缩、双温增压膨胀制冷循环系统l套④空气分离制氮装置1套⑤自控系统(计算机控制系统及现场仪表)1套⑥流程配套阀门1套⑦低温储罐储存系统1套⑧槽车1套。其中压缩机、膨胀机、冷箱是核心设备。LNG经过近十年的发展，经过LNG技术人员的研究和摸索，目前这些设备绝大部分可以国产替代，像冷箱和膨胀机，四川、大连等皆可以生产，压缩机不管是透平还是往复式，国内都有很多。近期建成的LNG工厂，很多进口设备已经被国产设备替代。沈阳鼓风设计的60万吨/年的LNG装置压缩机组打破了国外技术垄断，达到国际先进水平。但是，不可否认的是目前大型液化装置的关键设备仍然是由欧美的CHART和林德垄断，短期之内要打破这一局面较为艰难，国内的杰瑞和富瑞已开始生产小型的液化装备，进口替代还有很大空间。


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