煤炭直接液化是解决石油短缺、保障能源供应安全的有效途径之一。提高煤的液化反应活性、缓和液化条件和增加油收率已成为当今煤直接液化领域的研究热点。本文以神华煤为原料,利用间歇式高压反应器研究了水热处理和溶胀处理对神华煤液化性能的影响。通过浸渍沉淀法制备了SO₄^2-/ZrO₂固体酸催化剂,利用FTIR、NH₃-TPD等分析技术及间歇式加氢液化试验,考察了制备条件对其结构、酸性和催化液化性能的影响,探讨了煤液化中新型固体酸的催化作用机理。此外,还研究了在该催化剂作用下的神华煤液化动力学,建立了相关模型。研究结果表明,热处理和水热处理能在一定程度上改变煤分子间的交联作用,尤其是非共价键作用形式和强度。较高温度下热处理时,伴随脱挥发分和热解反应,煤分子间产生了新的非共价键和共价键交联,热处理煤的溶胀和抽提性能低于原煤;适当温度的水热处理具有加氢作用,从而提高了处理煤CS₂/NMP混合溶剂抽提率和液化转化率,如250℃水处理煤液化转化率较原煤提高了6.3%。神华煤溶胀预处理研究表明:神华煤的主体为共价键结合的网络结构,以非共价键作用结合于煤分子主体结构中的小分子化合物含量较低;NMP和THN溶胀处理能够提高神华煤的CS₂/NMP混合溶剂抽提率和液化转化率。溶胀动力学研究表明,40～160℃范围内溶胀符合一级动力学方程,它们的表观活化能分别为0.77 KJ/mol和5.23 KJ/mol。对新型固体酸的研究表明:它对神华煤液化具有明显的催化活性,主要表现为对煤及其重质产物的催化裂解作用。其催化性能与强酸中心比例有关,酸性越强催化裂解能力越强,从而有利于煤大分子结构催化裂解,提高液化转化率。此外,SO₄^2-/ZrO₂也表现出较好的加氢作用。采用一种适宜条件制备的SO₄^2-/ZrO₂,在5MPa H₂、催化剂用量5%（wt）、400℃、30min等条件下,煤的转化率达到76.77%。此外,SiO₂负载SO₄^2-/Fe₂O₃的酸强度和催化性能类似于SO₄^2-/ZrO₂,且具有高的油气产率。神华煤加氢液化动力学研究表明:在375～450℃范围内,所建立的液化动力学模型能够较好地模拟神华煤液化动力学过程,其液化反应的速率常数介于0.2¹8.9×100 min^-1之间,表观活化能在90～145KJ/mol^-1范围内。同时,前沥青烯二次液化的动力学行为及液化产物的元素分析和¹H-NMR表征都进一步证明所建立的神华煤液化模型的合理性。