重油来源不同，其分子组成结构和物理化学性质差别较大，在热转化过程中的反应特性，尤其是吸放热效应差异显著。为优化热平衡工艺条件，提升装置能量利用效率，需要针对重油热转化过程吸放热效应进行研究。然而有关重油热反应吸放热效应的基础数据匮乏，缺乏系统深入的研究，为此，本论文针对典型重油（渣油）的热转化过程，开展吸放热效应研究，揭示重油结构组成与反应特性之间的关系，为优化重油热加工工艺奠定基础。首先通过DSC-TG联用建立了定量分析热转化过程热效应的方法，并以此为基础定量考察了四种减渣热转化过程的热力学和热动力学性质。研究结果表明渣油热解过程中的生焦率对于相应热反应过程中的反应热大小有着重要的影响。劣质渣油热转化过程中的吸热量较少，但是吸热过程较长。在减压渣油热反应过程吸热效应中，主要仍以化学反应吸热为主。四种减渣热反应的活化能大小依照如下顺序排列：DQVR>KRVR>LHVR>VNVR。吸热活化能的排布顺序说明VNVR在热反应过程中的吸热效应是最容易变化的。采用平均反应级数1.5的动力学模型描述渣油整体反应过程较为合适。随后进一步的考察了渣油组分在热转化过程中的反应热效应。结果显示，饱和分、芳香分、胶质在热反应过程中全程表现为吸热效应。热裂解反应在受热反应过程中占优势。由于组分结构特征的不同，其吸热效应随温度变化的强度和分布并不一致。但是核心的吸热峰值温度却都集中在500℃。而与之相对的LHAs和VNAs则在整个过程中呈现出放热效应，表现为三个部分重叠分布在425℃到475℃之间的放热峰。渣油芳香碳率与环烷碳率的总量大小对于体系在热转化过程中的热效应性质影响较大。热反应中的反应热效应会随着生焦率的增大而在某一点从吸热效应转化为放热效应，研究得到的数据显示，该特征生焦率为49.1wt%。然后使用光学显微观察、DSC微量量热、紫外-可见光分析对渣油组分配伍体系的热效应进行了研究。研究发现渣油受热反应过程中，组分配伍胶溶作用的有效作用温度范围实际上小于300℃。不同结构特性的分散介质对沥青质的胶溶保护作用不一样，据此针对性的添加合适的化合物可以起到调节溶剂化作用的效果，从而达到改善胶体体系稳定性的目的。当渣油处于较高温度时（大于300℃）分散介质对沥青质的胶溶作用不再是影响整体反应特性的决定性因素。不同掺混物料对体系成焦指数的提高存在不同程度的正面作用，适当的掺混物料可以通过组分之间的氢转移作用抑制生焦，提高反应后碳质残渣的质量，甚至达到控制特殊成焦形态（弹丸焦）生成的目的，而且化学氢转移抑焦作用还对热转化过程中吸热效应具有较大的影响。最后考察了渣油掺炼对热转化过程的影响，主要研究结果表明DQVR和VNVR掺混体系稳定性较差，受热反应过程中，较易出现分相现象，导致两种渣油分相成焦，劣质渣油掺混比例不宜超过20wt%。随着劣质渣油所占比列的增加，热流曲线整体向低温区偏移，热流强度逐渐降低。相对LHVR而言，添加VNVR使得掺混体系热过程中热流强度变化和热流范围偏移更为剧烈。从装置运行平稳性、经济性等多个方面考量，炼制劣质渣油过程中选择0.1-0.3循环比的重质焦化蜡油是较为有效和合理的。