主要成分是甲烷,被公認是地球上最幹凈的能源。無色、無味、無毒且無腐蝕性，其體積約為同量氣態天然氣體積的1/600，液化天然氣的重量僅為同體積水的45%左右。其制造過程是先將氣田生產的天然氣凈化處理，經壹連串超低溫液化後，利用液化天然氣船運送。燃燒後對空氣汙染非常小，而且放出熱量大，所以液化天然氣好。
它是天然氣經壓縮、冷卻，在-160度下液化而成。其主要成分為甲烷，用專用船或油罐車運輸，使用時重新氣化。20世紀70年代以來，世界液化天然氣產量和貿易量迅速增加，2005年LNG國際貿易量達1888.1億立方米，最大出口國是印度尼西亞，出口314.6億立方米；最大進口國是日本763.2億立方米。
二、國內外概況及發展趨勢
1941 年在美國克利夫蘭建成了世界第壹套工業規模的 LNG 裝置，液化能力為 8500 m3 /d 。從 60 年代開始， LNG 工業得到了迅猛發展，規模越來越大，基本負荷型液化能力在 2. 5 × 104 m3 /d 。據資料[3]介紹，目前各國投產的 LNG 裝置已達 160 多套， LNG 出口總量已超過 46.1 8 × 106 t/a 。
天然氣的主要成分是甲烷，甲烷的常壓沸點是 -16 1 ℃ ，臨界溫度為 -84 ℃ ，臨界壓力為 4.1MPa 。 LNG 是液化天然氣的簡稱，它是天然氣經過凈化（脫水、脫烴、脫酸性氣體）後[4]，采用節流、膨脹和外加冷源制冷的工藝使甲烷變成液體而形成的[5]。
2.1 國外研究現狀
國外的液化裝置規模大、工藝復雜、設備多、投資高，基本都采用階式制冷和混合冷劑制冷工藝，目前兩種類型的裝置都在運行，新投產設計的主要是混合冷劑制冷工藝，研究的主要目的在於降低液化能耗。制冷工藝從階式制冷改進到混合冷劑制冷循環，目前有報道又有 C Ⅱ -2 新工藝[6]，該工藝既具有純組分循環的優點，如簡單、無相分離和易於控制，又有混合冷劑制冷循環的優點，如天然氣和制冷劑制冷溫位配合較好、功效高、設備少等優點。
法國 Axens 公司與法國石油研究所 (IFP) 合作，***同開發的壹種先進的天然氣液化新工藝—— Liquefin 首次工業化，該工藝為 LNG 市場奠定了基礎。其生產能力較通用的方法高 15%-20% ，生產成本低 25% 。使用 Liquefin 法之後，每單元液化裝置產量可達 600 × 104 t/y 以上。采用 Liquefin 工藝生產 LNG 的費用每噸可降低 25% [7] 。該工藝的主要優點是使用了翅片式換熱器和熱力學優化後的工藝，可建設超大容量的液化裝置。 Axens 已經給美國、歐洲、亞洲等幾個主要地區提出使用該工藝的建議，並正在進行前期設計和可行性研究。 IFP 和 Axens 開發的 Liquefin 工藝的安全、環保、實用及創新特點最近已被世界認可，該工藝獲得了化學工程師學會授予的“工程優秀獎” [8] 。
美國德克薩斯大學工程實驗站，開發了壹種新型天然氣液化的技術—— GTL 技術已申請專利。該技術比目前開發的 GTL 技術更適用於小規模裝置，可加工 30.5 × 104 m3 /d 的天然氣。該實驗站的 GTL 已許可給合成燃料 (Synfuels) 公司。該公司在 A ＆ M 大學校園附近建立了壹套 GTL 中試裝置，目前正在進行經濟性模擬分析。新工藝比現有技術簡單的多，不需要合成氣，除了發電之外，也不需要使用氧氣。其經濟性、規模和生產方面都不同於普通的費托 GTL 工藝。第壹套工業裝置可能在 2004 年上半年建成[9]。
2.2 國內研究現狀
早在 60 年代，國家科委就制訂了 LNG 發展規劃， 60 年代中期完成了工業性試驗，四川石油管理局威遠化工廠擁有國內最早的天然氣深冷分離及液化的工業生產裝置，除生產 He 外，還生產 LNG 。 1991 年該廠為航天部提供 30tLNG 作為火箭試驗燃料。與國外情況不同的是，國內天然氣液化的研究都是以小型液化工藝為目標，有關這方面的文獻發表較多[10]，以下就國內現有的天然氣液化裝置工藝作簡單介紹。
2.2.1 四川液化天然氣裝置
由中國科學院北京科陽氣體液化技術聯合公司與四川簡陽市科陽低溫設備公司合作研制的 300l/h 天然氣液化裝置，是用 LNG 作為工業和民用氣調峰和以氣代油的示範工程。該裝置於 1992 年建成，為 LNG 汽車研究提供 LNG 。
該裝置充分利用天然氣自身的壓力，采用氣體透平膨脹機制冷使天然氣液化，用於民用天然氣調峰或生產 LNG ，工藝流程合理，采用氣體透平膨脹機，技術較先進。該裝置基本不消耗水、電，屬節能工程，但液化率很低，約 10% 左右，這是與它的設計原則壹致的。
2.2.2 吉林油田液化天然氣裝置
由吉林油田、中國石油天然氣總公司和中科院低溫中心聯合開發研制的 500l/h 撬裝式工業試驗裝置於 1996 年 12 月整體試車成功，該裝置采用以氮氣為冷劑的膨脹機循環工藝，整個裝置由 10 個撬塊組成，全部設備國產化 [11]。
該裝置采用氣體軸承透平膨脹機；國產分子篩深度脫除天然氣中的水和 CO2 ，工藝流程簡單，采用撬裝結構，符合小型裝置的特點。采用純氮作為制冷工質，功耗比采用冷劑的膨脹機循環要高。沒有充分利用天然氣自身壓力，將天然氣在中壓下（ 5.0MPa 左右）液化（較高壓力下液化既可提高氮氣的制冷溫度，又可減少制冷負荷），因此該裝置功耗大。
2.2.3 陜北氣田液化天然氣
1999 年 1 月建成投運的 2 × 104 m3 /d “陜北氣田 LNG 示範工程”是發展我國 LNG 工業的先導工程，也是我國第壹座小型 LNG 工業化裝置。該裝置采用天然氣膨脹制冷循環，低溫甲醇洗和分子篩幹燥聯合進行原料氣凈化，氣波制冷機和透平膨脹機聯合進行低溫制冷，燃氣機作為循環壓縮機的動力源，利用燃氣發動機的尾氣作為加熱分子篩再生氣的熱源。該裝置設備全部國產化。裝置的成功投運為我國在邊遠油氣田上利用天然氣生產 LNG 提供了經驗[12]。
2.2.4 中原油田液化天然氣裝置
中原油田曾經建設了我國最大的 LNG 裝置，原料氣規模為 26.6 5 × 104 m3 /d 、液化能力為 1 0 × 104 m3 /d 、儲存能力為 1200 m3 、液化率為 37.5%[13]。目前，在充分吸取國外先進工藝技術的基礎上，結合國內、國外有關設備的情況，主要針對自身氣源特點，又研究出 LNG 工藝技術方案 [14] 。該工藝流程采用常用的分子篩吸附法脫水，液化工藝選用丙烷預冷 + 乙烯預冷 + 節流。
裝置在原料氣量 30× 104 m3 /d 時，收率高達 51.4% ，能耗為 0.13 Kwh/Nm3 。其優點在於各制冷系統相對獨立，可靠性、靈活性好。但是工藝相對較復雜，須兩種制冷介質和循環，設備投資高。由於該廠充分利用了油田氣井天然氣的壓力能，所以液化成本低。
2.2.5 天津大學的小型液化天然氣（ LNG ）裝置
小型 LNG 裝置與大型裝置相比，不僅具有原料優勢、市場優勢而且投資低、可搬遷、靈活性大[15]。 LNG 裝置主要是用胺基溶劑系統對天然氣進行預處理，脫除 CO2 等雜質；分子篩脫水；液化幾個步驟。裝置采用單級混合制冷系統；閉合環路制冷循環用壓縮機壓縮制冷劑。單級混合制冷劑工藝操作簡便、效率高，適用於小型 LNG 裝置。
壓縮機的驅動機可用燃氣輪機或電動馬達。電價低的地區可優先考慮電動馬達（成本低、維修簡單）。在燃料氣價格低的地區，燃氣透平將是更好的選擇方案。經濟評估結果表明，采用燃氣輪機驅動機的液化裝置，投資費要比選用電動馬達高出 200 萬~ 400 萬美元。據對壹套 15 × 106ft 3 /d 液化裝置進行的成本估算，調峰用的 LNG 項目儲罐容積為 10 萬 m3 ，而用於車用燃料的 LNG 項目僅需 700m3 儲罐，導致最終調峰用的 LNG 成本為 2.03 ~ 2.11 美元 /1000ft3 ，而車用 LNG 成本僅 0.98 ~ 0.99 美元 /1000 ft3 。
2.2.6 西南石油學院液化新工藝
該工藝日處理 3.0 × 104 m3 天然氣，主要由原料氣 （ CH4 : 95.28% ， CO2 :2.9% ） 脫 CO2 、脫水、丙烷預冷、氣波制冷機制冷和循環壓縮等系統組成。 以 SRK 狀態方程作為基礎模型，開發了天然氣液化工藝軟件。 天然氣壓縮機的動力采用天然氣發動機，小負荷電設備用天然氣發電機組供電，解決了邊遠地區無電或電力緊張的難題。由於邊遠地區無集輸管線可利用，將未能液化的天然氣循環壓縮，以提高整套裝置的天然氣液化率。
裝置采用壹乙醇胺法（ MK-4 ）脫除 CO2 。由於處理量小，脫二氧化碳的吸收塔和再生塔應采用高效填料塔 [16] 。由於混合制冷劑，國內沒有成熟的技術和設計、運行管理經驗，儀表控制系統較復雜。同時考慮到原料氣中甲烷含量高，有壓力能可以利用。故采用天然氣直接膨脹制冷作為天然氣液化循環工藝[17]。氣波制冷屬於等熵膨脹過程，氣波制冷機是在熱分離機的基礎上，運用氣體波運動的理論研制的。在結構上吸收了熱分離機的壹些優點，同時增加了微波吸收腔這壹關鍵裝置，在原理上與熱分離機存在明顯不同，更加有效地利用氣體的壓力，提高了制冷效率。
2.2.7 哈爾濱燃氣工程設計研究院與哈爾濱工業大學
LNG 系統主要包括天然氣預處理、天然氣的低溫液化、天然氣的低溫儲存及天然氣的氣化和輸出等[18]。經過處理的天然氣通過壹個多級單混冷凝過程被液化，制冷壓縮機是由天然氣發動機驅動。 LNG 儲罐為壹個雙金屬壁的絕熱罐，內罐和外罐分別是由鎳鋼和碳鋼制成 [19] 。
循環氣體壓縮機壹般采用天然氣驅動，可節省運行費用而使投資快速收回。壓縮機壹般采用非潤滑式特殊設計，以避免天然氣被潤滑油汙染[20]。采用裝有電子速度控制系統的透平，而且新型透平的最後幾級葉片用鉆合金制造，改善了機械運轉。安裝於透平壓縮機上的新型離合器是撓性的，它們的可靠性比較高，還可以調整間隙。