本发明属于石油污染土壤的分段热脱附修复技术领域，具体涉及一种分段热脱附工艺处置油污土壤的物料衡算与工艺优化方法。以不同温程范围的热脱附处置过程作为考察对象，针对各个脱附阶段中油污土壤的污油初始含量、污油脱附量和污油残留量参数进行分析，构建基于多段热脱附工艺处置过程的污油物料衡算模型，并通过考察每一热脱附阶段的污油脱附速率实时变化特征，建立多段温程条件下热脱附处置效率的优化判据，从而科学精准地评估多段热脱附工艺过程中的污油物料分布状态，实现高效低耗的油污土壤分段热脱附处置过程，为油污土壤热脱附修复工艺优化提供新的发展方向。