低变质煤是热解与直接液化的优质原料,实现其在温和条件下的转化是其高效清洁利用的重要途径。低变质煤碳含量接近,但分子结构不尽相似,在热解与直接液化过程中,首要步骤是分子结构中化学键的断裂,因不同低变质煤的结构不同,导致热解和液化产物差别较大。本文选取4种具有代表性的低变质煤,通过测定4种低变质煤的分子结构和断键行为,着重分析了结构-断键-产物之间的相互关系;通过NMH煤的液化实验,研究了反应温度和DHP含量对液化过程的供氢、自由基和产物分布的影响。得到以下主要结论:(1)低变质煤的断键反应可用一级动力学描述,可断键量保持在4.0-9.8 mmol/g之间,断键发生在煤中的弱共价键上,除脂肪碳链的β位和-CH2-CO-O-CH2-以外,更多发生在有机质结构其它位置,反应前6 min内的断键量均占到60%以上。低变质煤的芳香结构的平均团簇尺寸为2-3环,氧结构以羰基氧和羧基氧为主,大部分羧基结构(如Ar-CO-O-CH2-、-CO-O-Ar)在断键加氢过程中进入液体或者固体产物。热解过程中自由基碎片大小和断键共同决定热解的油气产率,低变质煤的热解焦油以重质组分为主,热解产物不能很好的反映原煤的基本结构特征。(2)供氢溶剂的量和反应温度是影响煤液化过程的主要因素。稳定自由基量比相同热解条件下活性自由基量小4个数量级,且随反应温度的升高呈现相反的变化趋势,活性自由基量与煤液化产物收率变化趋势相同,均随反应温度升高显著增加。当供氢不足时,缩聚反应使稳定自由基量逐渐增加,使残焦中的脂碳率降低,芳环缩合程度增加;供氢过量后,产生的自由基被完全猝灭,稳定自由基量迅速下降并逐渐趋近于0,但残焦结构与原煤相近,芳环取代度和侧链长度由于热解断键略有下降。