注蒸汽热力采油过程中,稠油中的含硫化合物和地层矿物以及高温蒸汽之间会发生复杂的热化学反应而产生大量的H₂S气体,而稠油以及石油产品中的硫大多是以碳氢化合物的衍生物形态存在,因此有机硫化合物的反应规律对稠油性质的改变有较大影响。为了研究组成复杂的稠油水热裂解反应,通过稠油中典型模型化合物的研究来呈现,这对于稠油的改质以及含硫化合物的脱硫具有重要的意义。本文选取噻吩作为模型化合物,在耐高温高压的反应釜内开展了噻吩热裂解实验和水热裂解实验,研究了温度、时间、pH值等反应条件对反应的影响,最后对反应后的气相以及液相产物进行了检测。噻吩水热裂解反应的气相产物中CO₂、H₂S和轻烃含量较多,H₂和CO含量较少。甲烷和丁烷是噻吩水热裂解反应的主要烃类产物,液相产物中除了大量未反应的噻吩外,还有极少量的烷基噻吩、噻吩基噻吩、二氢噻吩基噻吩以及烷基二氢噻吩基噻吩。噻吩热裂解的气相产物包括H₂S、H₂和轻烃,液相中有大量未反应的噻吩、少量的噻吩甲基硫醇、四氢噻吩、烷基噻吩以及噻吩基噻吩等噻吩衍生物存在。结合气相产物和液相产物,探讨了噻吩热裂解和水热裂解的反应路径和断键机理,其中质子化作用、一次水解以及二次水解在噻吩水热裂解生成H₂S的过程中具有重要作用,C-S键断裂是噻吩水热裂解反应和热裂解反应的重要步骤。在一定范围内,噻吩水热裂解反应进行程度与反应温度和反应时间呈正相关性。在低pH值下,噻吩水热裂解的速度较快,反应更容易发生,pH值过高则不利于噻吩水热裂解反应的进行。开展了金属离子参与的噻吩水热裂解实验,选取的Al³⁺、Ni²⁺、Mg²⁺、Ca²⁺以及Zn²⁺对噻吩水热裂解反应都具有明显的催化作用,其中Al³⁺离子的催化效果最好。在一定范围内,金属离子的浓度越高,对水热裂解反应的催化效果就越明显。最后通过噻吩水热裂解反应动力学实验,得到了各反应体系生成H₂S的动力学参数:噻吩水热裂解反应生成H₂S的表观活化能为57.31kJ/mol,氯化镁催化噻吩水热裂解反应生成H₂S的表观活化能为24.38kJ/mol,氯化铝催化噻吩水热裂解反应生成H₂S的表观活化能为17.18kJ/mol,氯化镍催化噻吩水热裂解反应生成H₂S的表观活化能为22.33kJ/mol。