本文以重质油（HCTO-3）为原料通过直接热缩聚法浅度炭化制备初生中间相,然后采用减压蒸馏工艺处理初生中间相,调控其软化点,并探讨中间相形成发展规律;在此基础上,同样以HCTO-3为原料通过高压-低压逐级炭化反应,探索中间相针域结构的形成规律,考察了逐级炭化过程两段反应的温度、压力和变压点等因素对针域结构及焦炭性能的影响,确定最优炭化条件;在最优炭化条件下进一步考察了原料组成对焦炭结构及性能的影响,并对经高温煅烧处理后焦炭产物的结构及性能等指标进行分析评价。研究表明,本文以重质油（HCTO-3）为原料通过直接热缩聚法浅度炭化制备了初生中间相,研究表明,初生中间相制备过程中,温度是主要的影响因素,在确定了适宜的反应温度以后可以通过改变反应压力对产品性质进行微调。在反应温度为420-425℃,反应时长10 h时,产物中的各向异性域以粒径较小的中间相小球为主;通过减压蒸馏对425℃获得的初生中间相进行后续处理,发现提高减压蒸馏真空度,最终产物中间相含量逐渐增加,各向异性结构由中间相小球发展成广域结构,产物软化点也逐渐增大。最优条件下,得到软化点为282℃的初生中间相,收率为33.93%。以HCTO-3为原料通过高压-低压逐级炭化反应,探索了中间相针域结构的形成规律,考察了逐级炭化过程两段反应的温度、压力和变压点等因素对针域结构及焦炭性能的影响。研究发现,逐级炭化反应过程中,温度太低时导致气流冲击效应不足,易形成广域中间相结构;炭化反应温度太高,体系粘度增长迅速,不利于中间相的有序排列。实验结果表明,进行逐级炭化的减压反应,使轻组分在合适的粘度下充分逸出,有利于广域流线型纤维结构的形成。反应温度470℃,首段反应压力3 MPa反应时间7 h,次段反应压力0.2 MPa反应时间3 h,反应生成的焦炭具有良好针域结构。中低温煤焦油富芳烃组分具有胶质、沥青质含量高,含氧量高等特点,研究表明,当煤焦油富芳烃组分作为单一原料进行反应时,整体均为粗马赛克镶嵌结构,只有很少部分的小域结构,不能生成广域针状结构。中低温煤焦油富芳烃组分添加到重质油HCTO-3中导致反应活性明显增强,这部分组分率先反应生成大分子物质,体系粘度增大,容易形成较差的镶嵌结构。在煤焦油馏分含量为50%时偏光结构最好,以短纤维、广域型流域结构为主,同时伴有少量马赛克镶嵌结构;之后随着煤焦油馏分含量的增加,焦炭结构趋向劣质化,出现了大量的马赛克镶嵌结构。1300℃高温煅烧3 h有效降低了焦炭中的杂原子含量,去除焦炭中的水分和轻组分,进一步促进了纤维结构的有序化发展。最终获得了热膨胀系数为2.729×10-6/℃,真密度为2.12 g/cm~3,灰分含量为0.001 wt%的煅烧焦炭产品。