近年来随着世界能源需求的日益增长，一种非常规石油资源——油砂，因储量丰富，开发技术不断的进步，其经济价值和战略意义越来越受到各大能源公司的关注。溶剂萃取法分离油砂过程具有不消耗水，不产生尾矿等特点，是一种具有发展前景的油砂分离技术。溶剂萃取油砂过程包含两个阶段：沥青相向溶剂的溶解过程和沥青、溶剂与砂粒的分离过程。其中油砂沥青四组份（饱和份，芳香份，胶质和沥青质）在有机溶剂体系中的扩散行为及四组份之间的作用对油砂分离过程具有重要影响。本文考察了纯溶剂甲苯、丙酮、乙酸乙酯和混合溶剂体系甲苯/正庚烷、丙酮/正庚烷、乙酸乙酯/正庚烷对油砂沥青的萃取率，在此基础上进一步研究了不同溶剂体系对沥青四组份的萃取分离效果，结果显示上述溶剂体系对饱和份的萃取率都大于85%。对芳香份、胶质的萃取率均大于75%，对沥青质的萃取率都大于50%。通过对四组份萃取效果的分析可以从宏观分离过程中揭示了四组份间存在相互作用。本文使用Material Studio软件通过分子模拟的方法模拟了沥青四组份分子在纯溶剂体系甲苯中的扩散行为，结果显示当模拟单一组分分子在甲苯中扩散时四组份分子扩散能力强弱顺序为饱和份>沥青质>胶质≈芳香份，当模拟四组份分子同时存在甲苯体系中时，其扩散能力强弱顺序为饱和份>胶质>芳香份>沥青质，从微观的分子角度揭示了不同组份分子间的作用影响其扩散性能。采用微量热技术通过实验测量了沥青四组份在25℃的甲苯体系中的结合作用，并基于实验数据拟合出了四组份分子之间的结合常数K，吉布斯自由能变ΔG等热力学作用参数。由实验结果得到反应吉布斯自由能变值大小顺序为Ar-Re>Re-As>S-Re>Ar-As>S-As>S-Ar，且ΔG值均介于(-10,-40kJ/mol)之间，这表示沥青四组份两两之间均存在不同强弱的结合作用，并且这种作用处于分子间作用力范畴。