近年来,世界能源消耗量的急剧增加导致了全球的矿藏正在迅速枯竭,能源储备问题成为了世界各国经济发展所面临的严峻挑战。在能源现状日趋紧张的时代背景下,油页岩资源储量巨大且热解产生的页岩油因具有与原油相接近的H/C比和较高的脂肪性,受到了世界范围内的广泛关注。因此,如何提高页岩油的产率和品质成为世界上研究者们所关注的主要问题。综合国内外对油页岩资源利用和分子筛催化剂的现状,本课题以抚顺油页岩和不同分子筛基催化剂为研究对象,以实现油页岩综合利用和提高页岩油品质为目的,对油页岩的单独热解行为以及不同催化剂和油页岩的共热解行为进行了研究,讨论了不同热解条件对油页岩单独热解过程生成的热解产物产率和热失重行为的影响,探究了油页岩与HZSM-5、Ni/HZSM-5和Ni-Co/HZSM-5三种催化剂混合热解所产生的催化作用,比较了不同比例的Ca O/Ni-Co/HZSM-5混合催化剂对油页岩催化热解的效果,并对油页岩热解产物组成进行了分析。具体工作内容如下:通过工业和元素分析、XRD、XRF、Py-IR和BET方法研究了抚顺油页岩和HZSM-5、Ni/HZSM-5和Ni-Co/HZSM-5的基础特性。利用TGA和快速热解实验装置研究了升温速率、热解温度、不同恒温停留时间和HZSM-5催化剂的添加量对油页岩热解特性的影响,得出油页岩的最佳热解条件:升温速率为10℃/min、热解温度为520℃、恒温停留时间为30min,HZSM-5的最佳添加量为6 wt.%。HZSM-5与油页岩混合热解的FTIR分析表明,CO₂和C_nH_m在油页岩热解气体的释放的量占比最多。研究了HZSM-5上负载过渡金属对油页岩热解的影响,利用TG和快速热解实验相结合的方法得出了Ni、Co的最佳负载量:10 wt.%的Ni和6 wt.%的Co。在此基础上,通过TG和热解实验研究了HZSM-5、10Ni/HZSM-5和10Ni-6Co/HZSM-5三种催化剂对油页岩热解特性和热解产物分布的影响,利用Coats-Redfern动力学分析计算了三种催化剂作用下油页岩在主要热分解阶段的活化能。发现三种催化剂均使油页岩热解的总失重率增加,热解初温、终温和最大失重速率所对应的温度降低,减小了热解过程的活化能,提高了页岩油和半焦产率。且10Ni-6Co/HZSM-5的条件下,E值降低最多,气体产率增加最大、油产率最低但仍比油页岩单独热解大、半焦增加最少。元素分析、红外分析和Py-GC/MS分析表明三种催化剂均表现出良好的脱氧和芳构化性能,降低了含氧化合物和酯类的产率,提高了烯烃和烷烃的产率,降低了长链烃类的含量,增加了短链烃类的含量。通过热解实验和Py-GC/MS分析相结合的方法探究了油页岩和Ca O与Ni-Co/HZSM-5混合催化剂的热分解行为。发现随着混合催化剂中Ni-Co/HZSM-5比例的增加,TG曲线逐渐向左移动,油页岩的初始热解温度、终止温度、最大失重速率及其对应的温度均降低。热动力学分析表明,在1CaO3Ni-Co/HZSM-5的条件下反应活化能最小。快速热解实验结果表明,在1Ca O1Ni-Co/HZSM-5的条件下,页岩油的产率最大为9.17 wt.%。Py-GC/MS分析表明所有混合催化剂的加入均使油页岩热解产物中生成了更多的烯烃和烷烃,减小了含氧化合物的含量,尤其对芳香烃类的含量增加最多。混合催化剂均增加了短链烃类的含量,减少了长链烃类的含量,在1Ca O3Ni-Co/HZSM-5的条件下,短链烃类的总含量最大。综上所述,HZSM-5、Ni/HZSM-5、Ni-Co/HZSM-5以及Ca O与Ni-Co/HZSM-5混合催化剂催化了油页岩热解过程,降低了主要热分解阶段的活化能,增加了热解产物中烃类物质的含量,生成的页岩油是一种以芳香烃和饱和脂肪烃为主的低分子量烃类燃料,这提高了页岩油的品质和稳定性,提高了其代替原油的可能性。