随着全球石油资源劣质化程度的加深，炼厂处理超重原油已成必然趋势。超重原油处理过程中会产生大量的质量更为低劣的残渣油，传统的延迟焦化工艺和加氢裂化工艺难以将其有效地加工利用。为实现渣油的高值化综合利用，本研究提出了渣油裂解与焦炭气化燃烧耦合处理工艺。首先通过调控催化剂活性使渣油裂解最大化地生成液体产物，然后积炭催化剂通过气化反应除去催化剂表面沉积的大部分焦炭并副产高品质合成气，最后通过燃烧除去催化剂表面残余的焦炭，实现催化剂的完全再生，并通过催化剂的循环为渣油裂解提供热量。本课题针对渣油裂解与焦炭气化燃烧耦合工艺开展了基础实验与流程模拟方面的研究，获得以下主要结果。　　(1)渣油裂解特性的研究。采用实验室小型流化床反应器，选择流化催化裂化(FCC)平衡催化剂，优化了委内瑞拉稠油减压渣油裂解的操作参数。FCC平衡催化剂经800℃水蒸汽17h处理后，得到活性适中的A-FCC催化剂，用于渣油裂解可使液体收率高于75％，同时渣油转化率超过90％。使用A-FCC催化剂优化得到的渣油裂解最佳操作参数为:转化温度520℃，剂油比6.17，蒸汽/油比0.6。　　(2)催化剂再生特性的研究。采用分段操作方式，考察了催化剂表面焦炭在热态条件下水蒸汽气化反应活性以及合成气组成，并通过单独气化与气化燃烧两种再生方式对比积炭催化剂的再生速率与催化活性的稳定性。焦炭在800℃下进行水蒸汽气化反应可以生成高品质合成气，CO和H2体积分数之和达到86％。与单纯通过焦炭气化的催化剂再生方式相比，焦炭先气化后燃烧的催化剂再生方式可以实现催化剂的完全再生，同时缩短再生时间约40％。此外，焦炭气化燃烧再生后的催化剂用于渣油裂解时，可以获得更接近原A-FCC催化剂的催化活性。　　(3)渣油裂解与焦炭气化燃烧耦合工艺流程模拟。利用Aspen Plus软件对渣油裂解与焦炭气化燃烧耦合工艺进行了1000 kg·h-1渣油处理量的流程模拟。模拟结果表明，该工艺可以处理不同劣质程度的渣油。在不同的焦炭收率下，均可通过调整焦炭气化的比例，H2O/C比，O2/C比等操作参数，使气化气中H2与CO体积分数之和超过85％，同时实现整个工艺系统的自热运行。