近年来,重质油在常规条件下的热裂化改质取得了大量成果。但是在环境友好的反应介质超临界水(Supercritical water; SCW; Tc=647 K,Pc=22.1 MPa)中的热裂化,因为缺乏必要的反应动力学研究基础,至今没有实现工业化。因此,研究重质油在SCW中的热裂化规律,为重质油的非常规改质奠定理论基础具有现实意义。本文分别进行了重质油在高压氮气和SCW环境中的热裂化,并将重质油热裂化产物分为若干集总组分。实验结果表明SCW的引入使得重质油的裂化可以迁移至水相中进行。重质油在SCW环境中的裂化速率远远大于高压氮气条件下的相应值。反应环境的改变促进了重质油裂化过程中的缩合,同时也加速了稠环芳烃的脱烷基。在SCW中生成的沥青质分子具有类焦结构,导致裂化进程中结焦的加速。根据裂化动力学分析,重质油中的胶质和芳香分可以相互转化,且都可以裂化到饱和分,而饱和分只能裂化产生气体。根据上述结果构建了重质油热裂化反应网络,并运用集总理论建立了重质油在高压氮气和SCW环境中的六集总裂化动力学模型,回归得到了模型参数。在此基础上运用六集总模型预测了裂化产物分布趋势并确定了最佳改质工艺条件。