稠油又称重质石油,组成多为大分子,粘度系数高、流动性差、相对密度大,所以不易开采、加工。对稠油中的硫化物催化裂解可以降低粘度,对稠油中硫化物裂解降粘的机理研究有助于开发更加有效的催化剂,提高稠油开采率。本论文基于密度泛函理论（DFT）,利用Gaussian 03软件,B3LYP泛函,Ni元素采用lanl2dz基组,C、H、O、S元素采用6-31+G*基组计算。稠油中硫化物的主要存在形式是直链烃硫醚、噻吩、四氢噻吩及其衍生物,因此以CH₂CHSCH₃作为稠油中直链烃硫醚类的代表进行研究,噻吩作为稠油含有大π键的闭链烃硫化物进行研究,四氢噻吩作为稠油中不含有大π键的闭链烃硫化物进行研究,Ni（SO₃CH₃）₂作为催化剂,针对催化裂解反应中的C-S断裂、烯醇的结构重排成为醛、醛的脱羰、脱硫等过程中的不同情况,进行量化计算研究。通过内禀反应坐标（IRC）计算确认中间体、过渡态和产物,并通过分析计算结果,确定各个反应的具体路径。同时在微观层面上,从反应势垒,电子结构、分子结构、能量、价键的角度分析数据变化规律,解释稠油硫化物催化裂解的机理。对稠油中硫化物的转化进行试验研究,对稠油添加催化剂Ni（SO₃CH₃）₂后,在不同的pH条件下对硫化物裂解情况进行了研究,从元素分析、降粘率的变化、分解后的气体GC谱图、反应前后的稠油样品的红外光谱图、核磁共振等多角度分析了稠油催化裂解前后成分和结构等方面的变化。经过计算和实验的结合,确认了计算的正确性,明确了硫化物催化裂解的机理。在CH₂CHSCH₃的裂解反应过程中:C-S键断裂反应,是在Ni（SO₃CH₃）₂的催化作用下,由OH^-攻击C-S,造成C-S断裂,生成CH₂CHOH和CH₃S^-,然后CH₃S^-和H⁺迅速结合生成CH₃SH,反应势垒是24.3 kJ/mol。CH₂CHOH结构重排后生成CH₃CHO,其反应势垒为67.0 kJ/mol。在脱羰反应中,CH₃CHO的在Ni²⁺的催化作用下,生成CH₄和CO,其催化脱羰反应的最大反应势垒为147.0 kJ/mol,CH₃SH的加氢脱硫过程中,起催化作用的是Ni²⁺,生成H₂S和CH₄,其催化脱硫的反应势垒是98.0 kJ/mol。对于C₄H₄S的裂解反应过程:C-S键断裂反应是在Ni（SO₃CH₃）₂的催化作用下,先由OH^-攻击C-S,造成C-S断裂,生成SC₄H₄OH^-,反应势垒为66.2 kJ/mol,然后SC₄H₄OH^-和H⁺迅速结合,生成HSC₄H₄OH。HSC₄H₄OH借助于H₂O进行了结构重排,生成HSC₃H₄CHO,其反应势垒为77.9 kJ/mol。HSC₃H₄CHO在Ni²⁺的催化作用下进行脱羰反应生成C₃H₅SH和CO,反应势垒的能量为157.5 kJ/mol。C₃H₅SH的加氢脱硫过程中,起催化作用的是Ni²⁺,其催化脱硫反应的反应势垒为140.6 kJ/mol。在C₄H₈S的裂解反应过程中:C-S键断裂反应,是在Ni（SO₃CH₃）₂的催化作用下,先由OH^-攻击C-S,造成C-S断裂,生成SC₄H₈OH^-,反应势垒为45.3 kJ/mol,然后SC₄H₄OH^-和H⁺迅速结合,生成HSC₄H₈OH。HSC₄H₈OH脱硫生成C₄H₇OH和H₂S,起催化作用的是Ni²⁺,其催化脱硫反应所需的能量是183.0 kJ/mol。C₄H₇OH借助H₂O进行了质子传递,实现了结构重排生成C₃H₇CHO,反应势垒是113.9 kJ/mol。C₃H₇CHO的脱羰反应中,起催化作用的是Ni²⁺,其反应势垒为136.5 kJ/mol。在稠油添加催化剂Ni（SO₃CH₃）₂的硫化物裂解的实验研究中,S以H₂S被释放出去,pH=8时最佳,其S的转化率达到了70.158%,降粘率达到了94.9%。表明反应在碱性条件下进行的,C-S键断裂是由于OH^-攻击C-S做造成的。生成的产物不仅有H₂S、CO_2、、CO和CH₄等这些计算中的最终产物,而且还有C₁₇H₂₇CHO,以及C₁₉H₃₃OH和C₁₈H₃₃OH醛和醇,通过红外光谱证明了羰基发生了脱羰反应,产物中出现了醇、醚和酯等,使C-O伸缩振动比反应前稍有加强,稠油的芳香度由0.443减小到0.384,同时BI由0.129增加到0.161,表明硫化物有效的进行了裂解。综合计算结果和实验数据分析,实验的结果证明了计算中出现的各种中间产物和最终产物,表明了计算的正确性。在Ni（SO₃CH₃）₂对稠油的硫化物的裂解反应中,C-S键断裂是在OH^-的作用下实现的,然后烯醇借助于H₂O进行结构重排成为醛,最后在Ni²⁺催化作用下发生脱羰反应和加氢脱硫反应。