随着石油资源的日益匮乏和我国石油需求量的逐年递增,我国的能源供应安全问题受到越来越多的关注。煤直接液化技术的发展对于解决我国石油资源短缺、保障我国能源供应安全具有重要意义。但目前煤直接液化技术中存在油收率低、缩聚结焦等一系列问题,这就限制了煤直接液化技术的进一步发展。煤直接液化技术的核心反应是自由基碎片的“生成速率”与自由基碎片的“加氢速率”的匹配问题,因此提高自由基的加氢速率是解决反应过程中油收率少、缩聚结焦等问题的关键。在煤直接液化过程中,相比于氢气,供氢溶剂的供氢活性更高,因此大量的供氢溶剂应用到煤直接液化工程中,这使得液化过程可以获得较高的油收率,同时也降低了反应体系的苛刻程度,因此溶剂的供氢能力在煤直接液化过程至关重要。而目前对供氢溶剂供氢能力的评价大都是特定的反应条件,没有考虑溶剂供氢能力的差别受温度和煤种的影响,没有用统一的评价参数和统一的评价体系评价供氢溶剂。因此,通过供氢溶剂的供氢参数(起始供氢温度和最大供氢量)建立一种评价溶剂供氢能力的体系是促进煤液化技术发展的重要突破口。基于以上的分析,本文选取了五种已知结构的供氢溶剂和四种工业循环溶剂作为研究对象,考察了这些溶剂和煤的模型化合物在热解过程中的反应行为差异,分析了这些溶剂的供氢动力学关系,探究了这些溶剂的起始供氢温度和最大供氢量,建立了一种评价煤直接液化溶剂供氢能力的方法,分析了煤直接液化过程中复杂溶剂供氢能力与其结构之间的关系。得到的主要结论如下:(1)煤的模型化合物苄基苯基醚和联苄分别与工业循环溶剂反应时,其共价键断裂后被活性氢淬灭的自由基量和循环溶剂提供的活性氢量两种计算方法得到的数值是一致的,因此实验过程中可以通过计算被活性氢淬灭的自由基量得到循环溶剂的供氢量。苄基苯基醚中的Cal-O键断裂温度较低,可以作为评价煤液化过程中溶剂起始供氢温度的模型化合物;而联苄中的Cal-Cal键断裂温度较高,可以作为评价煤液化过程中溶剂最大供氢量的模型化合物。(2)评价供氢溶剂的供氢能力需要兼顾溶剂起始供氢温度和最大供氢量,二氢蒽、二氢菲、四氢荧蒽、四氢苊和四氢萘五种供氢溶剂中,二氢蒽的起始供氢温度最低,为304.4℃,四氢荧蒽、二氢菲和四氢苊次之,分别在307.4℃、310.5℃和320.5℃下才可以供氢,四氢萘的起始供氢温度最高,为339.4℃;供氢溶剂的最大供氢量取决于其分子结构,二氢蒽、二氢菲、四氢荧蒽、四氢苊和四氢萘五种供氢溶剂的最大供氢量分别为11.11 mmol/g,11.11 mmol/g,19.41 mmol/g,25.64 mmol/g 和 30.30 mmol/g。(3)工业循环溶剂的供氢活性与溶剂的起始供氢温度的关系密不可分。溶剂和苄基苯基醚反应过程可以用一级动力学关系描述;其中工业循环溶剂S4的起始供氢温度最高,为305.2℃,S1和S2次之,分别在308.8℃和310.2℃才可以供氢,S3的起始供氢温度最弱,为315.8℃。溶剂的供氢活性越强,其起始供氢温度越低,供氢活性越弱,其起始供氢温度越高。(4)工业循环溶剂的最大供氢量是其组分中所有供氢溶剂供氢量的总和,其和过量的联苄反应可用一级动力学关系描述,动力学参数可较好的表示出溶剂的最大供氢量,S3的最大供氢量最大,为35.65 mmol/g,S2 和 S1 次之,可以达到 27.25 mmol/g 和 22.41 mmol/g,S4最低,仅为20.16 mmol/g。通过已知结构的供氢溶剂THN和联苄的反应结果证明了这种评价复杂溶剂最大供氢量的方法是可靠的。(5)工业循环溶剂的供氢能力与其结构参数间存在一定的关系,循环溶剂的最大供氢量随着Hal/Har(氢核磁得到的脂氢含量和芳氢含量的比值)的增加而降低,随着Hal/Har的降低而增加;最大供氢量随着平均碳链长度Cn的增加而降低,随着Cn的减少而增加;起始供氢温度随W(Hβ)含量的增加而下降,随W(Hβ)含量的减少而增高。