随着人们生活水平的提高,对能源的需求量也越来越大,但是像煤、石油这样的不可再生资源的储量日益减少。常规能源供给不稳定,需要增加对非常规资源的综合研究。作为非常规能源的油砂引起世界各国的关注。加拿大油砂资源储量世界居首。而我国油砂资源的储量也十分丰富,并且在油砂热解方面研究不多,所以探究油砂热解过程、有机质析出机理及分子结构信息的变化是非常有价值的,也对油砂资源的综合利用具有非常重要的意义。本文利用自行搭建小型热解实验台对日照和泉州两个地区油砂样品进行不同热解终温的油砂热解,通过热重分析仪、傅里叶红外光谱仪和质谱仪对油砂的热解过程和热解产物进行了探究,基于不同升温速率下的TG-DTG曲线,可将热解过程分为3个阶段:脱水除气阶段、热解低碳化合物析出段和无机物的高温受热分解段。升温速率相同时,泉州油砂比日照油砂挥发分析出的温度低。当升温速率越高时,热解特性越好。油砂热解产物是由脂肪烃、芳香烃、含氧官能团和羟基等组成的混合物,利用傅里叶红外光谱仪探究两种油砂样品在不同升温速率下气体产物:H₂O、CO₂、CO、CH₄、C_nH_m的析出特性,气态烃类、含氧有机物等有机气体是由羰基和羧基以及甲氧基、亚甲基、甲基在热解低温段受热分解产生的,根据质谱图,可以确定不同时刻逸出的气体产量和种类。AKTS-Thermokinetics软件基于F-W-O和Kissinger模型模拟脱挥发分的热解动力学,模拟计算结果表明,在相同的转化率下,不同升温速率的活化能呈线性分布,日照的活化能高于泉州的活化能。对油砂半焦进行孔隙结构、电镜实验和分形维数的研究。研究表明:干馏终温在450℃时油水产量、氮吸附量达到最大值,油砂半焦吸附回线与B类回线相接近,孔隙主要为缝状孔,孔隙结构非常发达。孔容积和BET比表面积也在450℃时达到峰值,利用FHH方程求得的分形维数在450℃时取得峰值,之后半焦颗粒孔隙结构发生变化,重新整合,由于热应力和表面张力的作用孔表面发生塑性形变,半焦表面粗糙度降低,以及不均匀的孔径分布等原因也会降低分形维数。通过油砂半焦SEM电镜图片可以观察到表面结构及其不规则,孔隙结构疏松,颗粒之间没有明显的连接,应用Matlab软件对SEM灰度图片进行分形维数研究,得出SEM的分形值整体值略低于氮吸附分形值。