重质油的深度加工和优化利用涉及到各种各样的化学反应,要使反应更有效,目的产物产量更高,就需要我们尽可能的了解原料的化学组成和结构特征,进而才能确定最优加工方案。由于重质油是极其复杂的大分子胶体分散体系,到目前为止也没有成型的分析方法,甚至在认识上还存在诸多分歧。本文旨在分析重质油的化学组成和结构特征,并研究各种结构单元在重质油不同馏分的分布情况,为重质油的深度加工和优化利用提供可靠的技术支持。　　 首先,利用超临界萃取分离技术将大港减压渣油深度切割成16个窄馏分和1个萃余残渣组分,分析各窄馏分的性能指标;然后,将得到的窄馏分和残渣分别利用液固色谱进行四组(SARA)分离,并利用改进的B-L法进行平均结构组成分析;最后,利用钌离子催化氧化方法(RICO)研究各窄馏分中芳香分、胶质和沥青质的化学组成和结构分布特征。结果表明:　　 (1)随着超临界萃取分离窄馏分变重,其密度、折光率、氮和金属元素含量均呈递增趋势,硫元素例外,存在极值。可见在超临界萃取分离过程杂原子和沥青质富集于重质窄馏分中。　　 (2)根据平均结构参数构建的各超临界萃取分离窄馏分平均分子模型中,随着窄馏分变重,平均分子结构中芳香环环数(RA)和环烷环(RN)均呈递增趋势,分子的缩合度也越来越大,结构越来越复杂。　　 (3)利用RICO法研究发现,各窄馏分的芳香分、胶质和沥青质分子中均含有丰富的正构烷基侧链,碳数范围在C1～C33之间,并且在C15和C17处存在不同程度的奇碳优势;所有样品中,芳碳上甲基取代基的含量都是最高的,随着碳数增加,烷基侧链的含量均呈递降趋势(部分较重窄馏分在C24处存在波峰);随着窄馏分变重,芳香分和胶质中芳碳上烷基侧链的总含量均呈递减趋势。　　 (4)聚亚甲基桥接链的碳数范围约为C2～C21。同一窄馏分中,随着碳数增加,含量呈递减趋势;随窄馏分变重,聚亚甲基桥接链的含量逐渐增加,检测到的聚亚甲基桥接链的碳数也有增长。石油组分中存在大量的1,2,3,4－四氢萘结构单元,所以己二酸在各样品RICO产物中的含量均比较高。在RICO氧化过程中存在C-C键断裂,且产物收集处理和酯化中存在损失,故丁二酸含量比预期的低。　　 (5)芳羧酸产物的分布蕴含着原始样品中稠环芳香结构的缩合程度和缩合模式等重要信息。所有研究分析的样品中,都检测到了苯甲酸、苯二甲酸、苯三甲酸和苯四甲酸及其一甲基衍生物,但在轻窄馏分的芳香分和胶质的RICO产物中,苯三甲酸、苯四甲酸含量很低,没有检测到苯五甲酸和苯六甲酸,表明渺位缩合所占的比例较大;随着窄馏分变重,苯三甲酸、苯四甲酸的含量逐渐增加,在9号SFEF窄馏分中开始检测到苯五甲酸,在12号SFEF窄馏分中开始检测到苯六甲酸,这说明迫位缩合的比例逐渐增加,而且稠环芳香结构也在增大,萃余残渣沥青质中的苯六甲酸含量最高。实验结果表明平均结构分析方法显然高估了石油样品中的稠环芳香结构规模。综合上述实验结果,本文对利用RICO法得到的结构信息构建样品中芳香结构分子模型的方法进行了探讨。　　 (6)大港减压渣油庚烷沥青质和SFEF萃余残渣庚烷沥青质的烷基侧链含量分布基本相当;聚亚甲基桥接链产率高于SFEF残渣庚烷沥青质;芳羧酸量小于SFEF残渣庚烷沥青质,尤其是苯六甲酸仅是SFEF残渣庚烷沥青质的二分之一。这是由于超临界萃取分离工艺破坏了原来沥青质的分散体系,从而使得SFEF残渣庚烷沥青质与大港减渣庚烷沥青质在组成上存在一定的差异,这并不能确定在超临界萃取分离过程中发生了严重的热化学反应。　　 (7)剖析了RICO产物中的生物标志物,并总结出了沥青质、干酪根中甾烷、藿烷等生物标志物的结构特征和分析检测方法,这些信息可以用来为石油勘探提供重要的技术指导。