煤直接液化是实现我国能源发展战略和石油替代战略的一条重要途径，对保障我国能源安全具有重要的战略意义。煤直接液化小型试验结果表明，煤液化粗油加氢稳定后得到的轻油组分的杂原子含量和芳香烃含量仍然很高，不能满足油品的质量要求，需要进行提质加工。本论文在煤直接液化工艺开发装置(PDU)的基础上建设了加氢改质中试装置，研究了煤直接液化油的加氢改质反应性能，考察了改质馏分的切割方案;研究了煤直接液化柴油与石油基柴油以及十六烷值改进剂、润滑性改进剂的调配性能，对比研究了煤直接液化柴油与石油基柴油的发动机动力性能、燃料消耗指标和燃烧排放情况。　　煤直接液化油20℃的密度在0.880 g/cm3左右，H/C原子比约为1.62，硫、氮含量分别大于90μg/g和500μg/g。煤直接液化油中柴油馏分的链烷烃、环烷烃和芳香烃含量分别在4.4％、36.5％和57.6％左右，尽管凝点和冷滤点很低，但是密度、氮含量、稠环芳香烃含量及十六烷值不能满足国家柴油质量标准。　　煤液化油经加氢精制后，20℃的密度减小到约0.857 g/cm3，H/C原子比提高到1.83左右，硫、氮含量可降低到20μg/g以下和1.5μg/g以下。精制油柴油馏分的环烷烃含量提高到82％左右，芳香烃含量降低到14％左右，十六烷值有15～18个单位的提升。提高加氢精制反应器催化剂床层平均温度和反应压力可以提高加氢精制效果。加氢精制生成油经加氢改质后，20℃的密度减小到约0.829 g/cm3，H/C原子比提高到1.91左右，硫、氮含量可降低到2.0μg/g以下和1.0μg/g以下。改质油柴油馏分的环烷烃含量提高到91％左右，芳香烃含量降低到4％左右，十六烷值有小幅度的提升。加氢精制过程对煤液化油性质的改善非常关键，加氢改质过程对煤液化油性质改善的贡献程度相对较小。　　将加氢改质全馏分切割为具有不同馏程的石脑油、喷气燃料和柴油馏分。石脑油馏分的H/C原子比在2.0左右，芳烃潜含量可达70％以上，是优质的催化重整原料。喷气燃料馏分富含环烷烃，氧化安定性好，烟点较高，萘系烃含量和冰点较低，减小燃料的酸度、铜片腐蚀后可生产6号喷气燃料，再适当降低密度后可生产3号喷气燃料。柴油馏分富含环烷烃，链烷烃和芳香烃含量低，氧化安定性好，凝点和冷滤点低，十六烷值在国Ⅲ车用柴油标准附近，适当降低密度、改善润滑性并提高十六烷值后可生产-35号、-20号和-10号车用柴油。提出了一个适于计算煤直接液化柴油馏分十六烷指数的关联式，计算的十六烷指数与实测十六烷值非常接近，二者相差为0～3个单位，计算的平均相对误差在3％以内。　　煤直接液化加氢改质柴油(DDCL)与石油基柴油有良好的调和性，在石油基柴油中调入煤直接液化柴油，调和油的凝点、冷滤点及硫、氮含量降低，磨痕直径增加，润滑性变差，而十六烷值在煤直接液化柴油调和比例较低时基本不变，而后随煤直接液化加氢改质柴油调和比例的增大而减小。在石油基柴油中调入10m％的煤直接液化柴油，调和油的十六烷值与石油基柴油的十六烷值相当，密度和润滑性仍能满足车用柴油质量标准，同时硫、氮含量降低，凝点和冷滤点显著降低。　　煤直接液化加氢改质柴油和调和柴油对十六烷值改进剂LZ8090和HiTEC4103的感受性较好，添加十六烷值改进剂后，柴油的十六烷值大幅度提高，但是氮含量增加，润滑性下降。润滑性改进剂JF-37、HiTEC4140和LZ539M可显著改善柴油的润滑性能，对柴油的十六烷值没有不良影响，但使柴油的粘度有所增加。同时添加十六烷值改进剂和润滑性改进剂时，润滑性改进剂对十六烷值改进剂的效果没有不良影响，但十六烷值改进剂却显著抑制润滑性改进剂的效果。　　煤直接液化加氢改质柴油能够提高发动机的动力性，功率比石油基基准柴油提高了2.4％～4.1％。煤直接液化加氢改质柴油的体积燃料消耗量低于基准柴油的体积燃料消耗量，从燃料的发动机动力性能和燃料消耗指标方面考虑，煤直接液化加氢改质柴油优于基准柴油。与石油基基准柴油的燃烧排放相比，煤直接液化加氢改质柴油燃烧时的NOx、颗粒物、SO2、多环芳香烃以及颗粒中可溶性有机物等排放低，总碳氢化合物、CO、小分子醛类、羧酸类等排放高，烟度高，排气中链烷烃、芳香烃和烯烃含量低，环烷烃含量高。煤直接液化加氢改质柴油在排放方面比基准柴油有较大优势。煤直接液化加氢改质柴油添加十六烷值改进剂后的燃烧排放有所降低。