油砂的热解特性

油砂沥青的热解反应概括而言，就是随着温度的升高，内部热稳定性较差的物质发生蒸发、裂解、缩聚等物理化学反应。热解的温度区间随油砂产地不同导致的结构不同而有所波动，可以大体认为80～510℃涵盖了大部分主要反应的温度段。随着温度的升高，半焦、焦油、气体相继生成，我们一般将整个热解过程随温度的升高划分为三个区间。首先是温度在80～150℃的低温阶段，这一阶段基本没有化学反应的发生，主要是油砂表面和内部孔隙间水分的脱除。随着温度的升高，可能有部分不稳定的化学键发生断裂，同时有少量气体的析出，整个过程失重较少，大约占样品质量的2％。温度继续提高，150～520℃是油砂热解反应的主要反应区间。这一阶段中有大量的有机物析出，侧链和桥键断开形成许多自由基，自由基之间继续相互反应生成小分子化合物，体现在热重曲线上为一个较大的失重峰，而小分子化合物以气态形式脱离油砂，收集后冷却得到所需的油产品。温度继续升高，520℃之后是热解反应的后期，这一段失重峰明显变小，代表着气体逸出变少。有机物方面，油砂内部的芳烃脱氢缩聚，大分子烃类受热分解为小分子的气态产物；无机物方面，这一阶段会有矿物质的分解。

实际上，热解是一个伴随着许多物理、化学反应的变化过程，因各个地区的地质不同而导致的矿物质种类、含量不同就可能影响热解过程中各个反应的进行，或是促进，或是抑制。

热解温度在整个热解过程中影响最大，决定了油砂本身反应的进行程度，终温的升高会导致产物烷基碳率的下降、芳香碳率略微上升，平均相对分子量、单元结构质量则有着先下降后上升的趋势，焦油和热解气本身的总量也会有所上升，意味着反应进行的更加完全；气氛的不同同样对热解过程有较大影响，与惰性气氛相比，氢气的介入可以使得油、水产率上升，半焦、气体产率下降，但反应成本较高，还有很大的优化空间；高压条件则对油产率产生负面效果，推测是较大的压力导致因热解断裂生成的小分子难以析出，互相反应以焦炭的形式变为热解产物，降低了油产率。