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在石油炼制过程中，产生大量的减压渣油，占原油总量的40％～50％，而这部分减压渣油的工业利用难度较大，其中仅有少部分可以进入催化裂化和焦化等重油加工过程，绝大多数(约85％)则作为燃料油烧掉。并且，在燃烧过程中还要掺入一定量轻质油以达到所需的粘度。因此，为了将这些低品位重质减压渣油转化为高品位优质液体燃料，提高减压渣油的应用价值，研究了在超临界水中的转化和改质方法。
在间歇反应器内研究了减压渣油在超临界水、近临界水和高压蒸汽下的转化。在超临界水中通过对转化机理的研究和对实验条件的探索，将反应的温度和压力降低到临界点附近，使工业应用前景更加光明。对近临界水和高压蒸汽下的催化剂进行了广泛的探索，找到了较适合的反应催化体系。虽然热解的结果劣于在超临界水中的热解产物，但仍有较好的轻质化效果。
对减压渣油在超临界水中的热裂化的动力学进行了研究，提出了以饱和分、芳香分、胶质和沥青质的四组分以及焦作为集总成分的集总动力学模型，并进行了求解，有较好的模型拟合程度。
对减压渣油改质的产物油进行了较详细的研究与检测。提出了用热重来研究产物油的新思路，不仅采用热重来研究了产物油轻重组分的划分问题，研究的结论得到模拟精馏等检测结果的有力支持，而且采用热重方法研究了产物油的热反应动力学，对产物油的进一步利用进行了有益的探索。
发现了在转化减压渣油同时有脱硫、脱氮和脱金属作用，表明在减压渣油轻质化转化的同时可以实现产物洁净化，从而有可能通过简单的超临界水转化，得到较好的产物，使加工过程可以省去很多净化步骤，从而不仅能为其他加工过程提供原料，也可以做为独立的加工过程而存在。
针对减压渣油在超临界水中热解反应机理研究的空白，在相同的反应条件下研究了可以表征饱和分和芳香分的十六烷和己基苯为代表的直链烷烃和直链芳烃在超临界水中的裂化，应用色谱和质谱研究了产物的分布。对反应的动力学进行了研究，得到了反应的活化能和指前因子。研究了热解反应的机理，提出了较详细的自由基热裂化机理来解释反应的现象和结果。
此外，对反应的工业实现和产物的应用情况进行了详细的论证和讨论，对过程的工业经济情况进行了说明。