随着世界化石资源的日趋劣质化及环保法规的逐渐增强，劣质油的清洁化加工利用成为当前能源领域的研究热点。加氢技术由于其原料油适应广、轻质油收率高及产品质量好等系列优点成为目前劣质油提质的重要技术手段之一。为了合理高效的利用劣质油资源，充分发挥加氢工艺优势，提高加氢实际装置经济效益和信息化水平，开展对劣质油加氢反应动力学及过程模拟的系统研究意义重大。本论文主要以劣质油为研究对象，开发各类通用的加氢反应动力学模型，实现对加氢过程操作条件的优化及产品性质的预测。并以模型为基础，对加氢过程进行全流程模拟，实现过程的系统集成。具体研究内容如下:　　(1)基于各类劣质油品的碳数组分分析，提出碳数集总的划分方法表征劣质油体系，根据加氢反应机理，建立通用的劣质油加氢集总动力学模型。并以煤焦油加氢为例进行方法的阐述和验证，通过详细分析，把煤焦油和产品体系划分为18个连续的碳数集总，计算得到各集总的基础物性。随后构建各集总间的加氢反应网络，获得相应的动力学模型。经验证，模型的预测值和实验值相吻合，模型实现了加氢各产品收率的预测及工艺条件的优化。　　(2)通过分析劣质油体系烃类分子种类和结构特性，进一步提出碳数组分结构矩阵方法从分子层次表征劣质油体系。另外，开发了预测碳数组分性质（沸点、分子量、临界性质和蒸汽压等）的热力学方法，构建了油品和碳数组分间的物性关联模型。以此为基础，开发了通用的劣质油加氢碳数组分分子动力学模型，并把该模型应用于煤焦油加氢过程。与集总方法相比，碳数分子模型的优点在于可较好实现产品性质如沸点、密度、PONA值等的预测。　　(3)在碳数结构矩阵方法的基础上，发展了一种新的真实组分替代方法表征劣质油体系，该方法的优点在于能直接获得详细准确的基础物性数据。并根据油品宏观物性（如实沸点曲线、密度、分子量及PONA值等）与真实组分的物性关联，计算得到真实组分的含量。进而建立各真实组分的反应动力学模型，该模型可实现各真实组分转化规律的描述和加氢过程氢耗的预测。随后以煤焦油加氢过程为例证明了方法的可行性。　　(4)基于集总动力学模型，开发了劣质油加氢两段固定床反应器数学模型，并把该模型用于模拟实验室小试规模的煤焦油加氢过程，有效预测了集总收率及反应器轴向温升分布。另外，在ASPEN软件中实现煤焦油加氢全流程模拟和过程的系统集成。同时，采用MATLAB语言编制加氢计算程序，利用MATLAB中的GUI初步开发了界面友好的加氢反应器模拟软件包，该软件包提供了良好的交互性和扩展性。加氢过程的模拟为改进加氢装置操作，提高装置的经济效益提供了重要指导。