我国能源资源禀赋特点及保障能源安全战略决定了煤炭在未来较长一段时期内仍将是我国重要的基础能源。如何清洁、高效、高值转化利用储量丰富但又尚未规模开采的中低变质程度煤是一个不容忽视的重要课题。近年来,基于物质分级转化、能量梯级利用的多联产系统技术,中低变质程度煤分级高附加值转化利用得到广大研究者的认可和政府推广。本学位论文研究工作主要针对中低变质程度煤热解焦油的化学组成结构特点,设计高效高值转化利用合成功能化学品工艺,以期实现中低温煤焦油高效清洁转化利用的同时,获得高附加值产品。以中低温煤焦油为研究对象,基于中低变质程度煤热解焦油的定性定量分析,开展如下主要研究内容:1)研究不同中低温煤热解工艺的产品分布特点,优选适宜不同煤种的加工技术;2)建立煤焦油萃取精馏分离中低温煤焦油中酚类化合物模型和煤焦油加氢精制环烷基油品的真实组分动力学模型,用于实现中低温煤焦油分离加氢过程的操作参数优化及产品性质的预测;3)采用商用流程平台软件,对中低温煤焦油萃取精馏脱酚耦合加氢精制过程进行全流程过程模拟与集成。获得主要研究结果和结论如下:1)基于文献报道的中试和工业热解工艺数据,建立了中低变质程度煤热解的非线性规划（NLP）产物分布模型。通过与实验结果比较分析,结果表明,该模型能准确预测固定碳为45%～60%（daf）的中低变质程度煤热解产物分布。NLP模型可以提供目标产品信息和热解技术相关数据,在此基础上建立了中低变质程度煤热解过程综合评价模型,可用于不同煤种热解产品工艺的选择。以淖毛湖煤为原料,经过NLP模型对五种热载体工艺Toscoal/LR/DG/COED/MRF的热解过程分析,得出淖毛湖煤热解时选择LR工艺和DG工艺综合性能较好。2)针对中低温煤焦油中富含有酚类化合物的特点,通过3,4二甲基苯酚-萘共沸体系在溶剂三甘醇（TEG）的相平衡实验,采用Wilson、NRTL和UNIQUAC等热力学方程对相平衡数据进行关联,优化了原有共沸体系。基于定性定量的煤焦油分析结果,建立了煤焦油酚油馏分真实组分估计模型,对萃取精馏工艺进行建模并获得合适的操作参数,同时搭建了煤焦油低共熔溶剂脱酚工艺流程。根据文献报道和工业数据,对比分析了低共熔溶剂脱酚工艺、碱洗脱酚工艺、和萃取精馏脱酚工艺,结果表明,萃取精馏脱酚工艺在酚产品纯度和萃取率方面表现更优。3)基于煤焦油加氢的产品和原料组成分析,建立了碳数-官能团矩阵的煤焦油物性估计方法。通过该方法获得煤焦油及其加氢产品的物性参数,建立了煤焦油真实组分的加氢反应动力学模型,客观描述了煤焦油中各组分的转化规律,通过煤焦的脱杂率、产品物性等实验检测,结果表明该模型具有较好的可行性和适用性。4)在萃取精馏脱酚技术及煤焦油真实组分加氢动力学模型基础上,进一步设计了煤焦油萃取精馏脱酚耦合加氢精制环烷基油品的工艺。基于节能减排技术要求,对上述新工艺过程的公用项目进行了集成与优化,并在ASPENPLUS平台上实现了全过程流程模拟。采用全生命周期（LCA）评价方法,综合评估了煤焦油精制环烷基油品技术系统在物质转化率、二氧化碳气体排放、能源效率和经济效益等方面的表现。结果表明:与延迟焦化-煤焦油加氢及全馏分煤焦油加氢相比,煤焦油萃取精馏脱酚耦合加氢精制环烷基油品工艺在经济性、抗市场风险、二氧化碳排放方面具有优势。