超临界水具有强氧化性和特殊的溶解性,是有机物氧化反应的理想反应溶剂。因此超临界水氧化技术现已逐渐应用在能源环境等领域。由于超临界水/氧气流体对于煤的非均相氧化过程速率快,可产生具有超临界参数的二氧化碳和水混合工质作为发电工质,使用于超临界水煤氧化热力发电新型系统中。对于超临界水煤氧化反应机理的研究,不仅是超临界水煤氧化热力发电系统的关键问题,并且可以通过了解煤的氧化过程,从煤中提炼出工业中所需的有机原料。因此,超临界水氧化技术对煤氧化的应用及研究受到了越来越多的研究者的关注。由于现有的实验条件无法实现超临界水氧化的在线机理研究,限制了人们对超临界水煤氧化过程的认知。因此,研究水煤氧化反应机理具有重要意义。本文首先对所选典型煤样进行元素分析和傅里叶红外光谱分析,构建了煤分子的基本分子结构模型。并利用DFT和ReaxFF结合来对超临界水煤氧化体系进行模拟计算。以构建的煤分子模型为研究对象进行超临界水氧化体系内的水煤氧化反应模拟计算。另外,作者使用加热和降温速度极快的小型超临界氧化反应器,可以更精准的收集煤在氧化过程中的中间产物,并对产物进行质谱分析、红外光谱检测和显微电镜观测。综合模拟和实验结果,得到煤分子内的芳香环和吡啶环的开环路径,以及脂肪烃碳链的分解过程。通过改变实验和模拟过程中的温度、过氧量和煤种等反应条件,得到各条件对于反应过程的影响,最终得出煤在超临界水环境内的分解机理。