低浓度煤层气深冷液化装置的精馏塔的运行工况决定着装置的综合能耗和整体经济性。为了有效优化工艺,降低精馏塔操作负荷,结合实验数据及数值模拟方法,研究了原料气甲烷浓度和精馏塔的回流比对精馏塔设计参数和操作负荷的影响。研究结果表明:随着含氧煤层气气源浓度的增大,精馏塔塔顶冷凝器负荷减小,塔底再沸器负荷增大,为了提高甲烷的回收率,应调节冷剂配比,提高制冷量,使塔顶氮氧尾气中的甲烷充分冷凝;提高精馏塔的操作回流比,可以减小精馏塔的塔板数及高度,但是需要提高综合能耗,实际应用中一般取最小回流比的1.2~2.0倍。