含油污泥熱解后得到的熱解油是所有熱解產物中熱值最高的，而且所含有機成分種類多、含量較高，既可以將其作為替代燃料，又可以將其作為提取重要化工物質的原料。熱解油的再利用價值最大，所以也是油泥熱解投資者最為關注的熱解產物。

利菲爾特含油污泥熱解工藝流程圖

從發熱值、運動黏度、閃點、凝點等指標來看，熱解油都滿足燃料油的要求。熱解油所含化合物主要為單環芳烴、脂肪族化合物、含氧有機化合物、含氮化合物、甾族化合物、鹵化物、含氮的雜環化合物以及多環芳烴化合物等8類。熱解油主要由C4-C40的分子組成，其中主要的官能團有環數為1~3的多環苯基、烴基和羥基，含氧芳香族化合物占很高的比例。含油污泥的熱解油中含有更多的脂肪族化合物，而混合污泥的熱解油中富含極性化合物。熱解油中主要由具有潛在附加值的長直鏈脂肪酸和含氮化合物組成。低溫階段產生的重油，必須在溫度超過450℃以后才會發生裂解形成輕質油；當熱解溫度為550℃時產油率最高；較短的停留時間有利于提高油產率，而較長的停留時間可以降低熱解油的粘度；污泥熱解油中富含含氧芳香烴，但氧的排布形式和類型不相同。

含油污泥熱解煉油設備

如果要將熱解油作為燃料油，必須要提高其熱值，降低其粘度，即提高其中直鏈碳氫化合物的含量，所以利用前必須對熱解油進行改性。改性的主要方法有物理法和化學法。物理法包括過濾法與極性物質添加法，過濾介質可除去熱解油中的殘渣，有效降低其粘度和灰分含量；而諸如甲醇、糠醛、二氯甲烷等極性物質的加入有利于提高熱解油的穩定性，同時可降低其粘度。化學法改性的主要方法是催化加氫，使油中的不飽和烯烴轉化為飽和烷烴，還可以使含氮和含硫的氧化物發生裂解，提高熱解油的品質。