对于热解中间产物结构和热解特性的研究,有利于揭示干酪根在热解过程中的结构变化规律和油、气产物的生成规律,为有效提升高品质页岩油、气产物的收率提供了理论支撑。热沥青是油页岩干酪根在热解过程中生成的有机中间体,也是生成页岩油和干馏气的有机主体。本文以抚顺油页岩及其热解中间产物半焦、热沥青和将热沥青抽出后的固体残渣萃余残矿为研究对象,采用多种方法对其热解特性进行了研究,并着重分析了热沥青的结构特性。首先对不同热解终温下制取的抚顺油页岩半焦进行溶剂萃取,探讨其中热沥青的收率,进而确定采用离子液体与NMP混合溶剂萃取热解终温为450℃的半焦时,获得的中间产物热沥青的收率最高为5.35%。采用FTIR、TG、TG-FTIR和Py-GC/MS等手段,比较油页岩原矿及其固体热解中间产物450℃半焦和萃余残矿的热解特性,分析了热沥青在三种样品中以不同形式存在时热解特性的异同。结果表明,样品中的脂肪链结构在热解过程中的稳定性较弱,原矿、半焦和萃余残矿中脂肪族结构的变化趋势是支链的数量逐渐减少,脂肪链平均长度逐渐变短;通过高斯拟合DTG曲线的方法将三种样品的失重行为归因于弱键、Cal-杂原子,Cal–Cal和Car–Cal,Car–杂原子的断键行为,原矿和萃余残矿中的主力断键行为与半焦不同,与半焦中热沥青的富集产生了较多轻质组分有关。三种样品在主要热解阶段和不同子反应过程中的热解动力学参数采用一级热解动力学模型进行了计算;三种样品在热解过程中典型气相产物的释放过程进行了比较;三种样品的快速热裂解产物主要包含脂肪族化合物,芳香族产物的相对含量较低,原矿和半焦中的非烃产物以醇类物质为主,萃余残矿中则以酚类物质为主。通过TG、TG-FTIR、Py-GC/MS实验和动力学计算分析了热沥青的热解特性,并采用FTIR、NMR、XPS和GC-MS技术对热沥青的结构进行了表征。结果表明,热沥青的碳骨架结构主要由脂肪族碳构成,脂碳率与芳碳率分别为74.7%和25.3%,脂肪烷烃链的支化度Bi为4.31%,亚甲基长链的平均碳数约为18个,芳香碳以单环形式为主,芳香环的平均取代程度在0.4左右,杂原子主要以C=O双键、吡咯氮和噻吩硫的赋存形式存在;通过高斯拟合DTG曲线的方式,将其热解行为归属为弱键、Cal-杂原子、Cal–Cal和Car–Cal、Car–杂原子的断键行为,其中弱键的断裂行为对热解的贡献最为突出,表明热沥青中存在着大量的轻质组分;热沥青在热解主要阶段和子反应阶段的动力学参数采用一级反应动力学模型进行计算;热沥青的热解气相产物以脂肪族化合物为主,并对典型气相产物的释放过程进行了分析;热沥青的快速热裂解产物以脂肪族化合物为主,芳香族产物的相对含量较低,主要包含苯、萘及其衍生物,非烃类物质以酚为主。基于热沥青结构的实验表征信息,构建了热沥青的二维和三维平均分子结构模型,借助Materials Studio软件对结构模型进行了分子动力学和量子化学计算,从微观层面描述热沥青的结构特点,并预测其反应性和热解机理。热沥青最终三维构型的多分子体系的密度约为0.96g/cm~3,热沥青内各类化学键浓度的关系为Cal–Cal＞Cal-H＞Car-Car＞Car-H＞O-H＞Cal=O＞Cal-O＞Car-Cal＞Car-O,通过比较模型与实验的解析结果验证了构建模型的准确性和合理性;对热沥青最终模型的键长、径向分布函数和电子特性等结构信息进行分析,预测热沥青中各类化学键的断键顺序及热解机理。