本文利用高压釜对褐煤进行了不同温度的水热处理，并利用元素分析和工业分析、NMR、GC-MS、EPR等分析手段，观察水热处理对煤及其热解产物的影响;对比三种褐煤在水热处理条件下各参数的变化;利用同位素示踪法研究了内蒙褐煤在水热处理过程中氢转移的规律，探索水热处理提高焦油产率的作用机理;利用四氢呋喃溶剂抽提法研究煤中的小分子结构;探索了煤热解气自由基的测定。　　实验结果表明:水热处理对内蒙褐煤有一定的提质作用并有效改善了焦油产率，当处理温度为260℃时，热解焦油产率达到最高，焦油产率为7.51％;同时，水热处理大大降低了焦油中的自由基浓度:当处理温度达260℃时有最小值，热解焦油中自由基浓度比原煤焦油降低了66.67％，并且在保存过程中增加的趋势较原煤焦油缓慢并且更早趋于稳定;经过水热处理后的煤样，其煤热解焦油中酚类物质含量减少，芳烃含量增加，说明水热处理提高了焦油的品质。重水处理过程中，相对于脂肪碳链，重水中同位素氘更倾向于加在芳环上;同位素示踪法实验表明随着水热处理温度的升高，焦油中的各组分的氘代度值增加，使得其匹配度明显降低，说明温度升高，有利于氘的加入，这也表明温度升高更有利于H2O中H原子转移到煤分子中。抽提使得煤中自由基浓度增加，峰宽增加，g因子值增加;抽提将煤中非共价键相连的低分子化合物与煤大分子结构解离，抽提物中，小龙潭煤中低分子化合物种类比较单一，主要是脂肪类化合物，而神木煤中低分子化合物种类比较丰富，含有脂肪族、芳香族和酚类化合物，基本含有煤中所有的可能的结构。先锋煤热解气中含有自由基，其自由基信号在500℃以后明显增强，而且都是有至少三组两重峰，说明至少含有两种以上的自由基。