随着工业的日益发展,能源的消耗倍增,常规石油储量不断减少,稠油的开采利用逐渐受到关注。稠油作为石油资源中重要部分,储存量为常规石油资源的10倍以上,但因其具有高含量的胶质和沥青质而降低了开采和运输效率,因此对稠油进行改质降粘研究,不可逆地改善稠油品质、降低稠油粘度,对稠油的运输、下游炼化具有非常重要的现实意义。生物质中半纤维素、纤维素和木质素热解可生成多种复杂有机物:纤维素和半纤维素裂解主要生成脱水糖、呋喃类、醛类、酮类和羧酸类等有机物,木质素裂解主要生成苯酚、愈创木酚、对苯酚、邻苯酚、酯类、甲氧基苯和甲氧基乙酰苯等其它强极性物质,利用生物质裂解产物作为供氢剂、降粘剂,供氢剂强化稠油裂解深度,降粘剂降低重组分质量分数,抑制可溶沥青质团聚,可有效对稠油进行降粘改质。实验合成6种油溶性金属催化剂,以棉花秸秆、椰子壳、刺葵、甘蔗渣、广玉兰、油饼、老人葵、碱木质素、木屑9种废弃生物质为原料,利用高温高压反应釜辅助辽河稠油进行催化降粘研究,分别考察了生物质种类、催化剂种类与用量、生物质含量、反应温度、反应时间对稠油降粘的影响,优选出最佳反应条件:在木屑用量5%、催化剂PASC用量为0.05%、温度350℃下反应30min后,稠油粘度从22210mPa·s降低至430mPa·s,降粘率为98.06%,饱和分和芳香分含量分别从32.00%和20.46%增加至39.30%和22.37%,胶质含量降低13.12%,沥青质质含量增加3.91%,稠油平均分子量从942g/mol降低至648g/mol,反应后油样实沸点馏分中<500℃馏分含量从34%增加至60%,稠油品质显著提高。生物质裂解生成的酸类、醛类、呋喃类物质提供氢自由基,可部分抑制稠油裂解生成的小分子物质缩聚反应;生成的烷烃类物质的稀释作用降低碳正离子浓度,减少其碰撞机会;生成酯类物质、芳香烃类等物质破坏稠油胶体结构,沥青质由反应前片状堆叠结构转变为疏松碎片结构,减弱胶体结构之间相互作用。研究还发现生物质辅助稠油催化改质降粘反应中,胶质裂解成低分子物质和胶质缩合成沥青质的反应均为拟一级反应,根据阿伦尼乌斯定律得出了生物质辅助稠油催化改质降粘反应过程中胶质裂解表观活化能Ea为33.5420kJ/mol、胶质缩合生成沥青质表观活化能Ea为29.8256kJ/mol,胶质含量的变化对油样粘度影响最大。