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煤是由有机结构与无机组分构成的复杂混合物，其有机组成和性质随煤化程度而异。煤的结构和组成对反应的影响很大，前人进行了长期的研究，但是目前对煤结构和反应性的认识还不足以对在相对温和条件下运行的煤转化技术(如热解和直接液化等)进行有效指导和合理调控。基于中国石油进口量逐年增加，进口依赖度远超50％国际安全警戒线的能源现状，发展煤制油是缓解我国石油进口压力的重要措施，但现有煤热解制油技术存在油产率低、焦油品质差、焦油结焦易堵塞反应系统等难题。煤的热解过程是煤热转化过程的重要基础步骤，解决目前煤热解制油问题的关键是明确煤有机结构组成与热解反应性的关系。
煤热解反应过程中传热和传质同时进行。热解过程中的热量是设计反应器、构建数学模型和优化煤热转化过程的重要热力学参数。但目前文献中包含升温显热在内的热解热定量数据缺乏。仅有的关于定量反应热的报道均是特定温区基于固定质量的平均值，并且未排除矿物质的影响，这些数据很难反映出煤有机结构热解过程中的化学反应。热解过程中瞬时挥发量与瞬时反应热相结合才有可能更好地解析煤的热解反应，但并未见相关报道。
煤热解过程中挥发物的反应是热解的核心反应之一，其会影响热解产物的产率和组成，对挥发物反应的认识可为通过调控工艺提高目标产物产率提供理论依据，但已有文献对挥发物反应的具体形式与反应区域的关系并不明确。
煤中均或多或少含有矿物质，矿物质宏观上影响热解的传质传热过程，微观上改变热解过程中共价键的解离。因此对煤有机结构以及反应性的研究都有必要首先排除煤中矿物质的影响，最大程度的排除方法是HF-HF/HCl酸洗，但是目前HF-HF/HCl酸洗对煤有机结构和热解反应性的影响并不明确。
煤的反应性不仅取决于煤的变质程度，还取决于煤的岩相组成，因为煤中各显微组分都有特殊的物理化学性质，各显微组分之间相互作用共同显示出煤的整体特性，但目前各显微组分在热解过程中的作用形式并不明确，清楚认识显微组分在热解过程中的作用形式对于反演煤热解反应特性及指导煤综合利用具有重要意义。
鉴于此，本论文使用热重分析仪(TGA)以及在线质谱(MS)研究原煤与酸洗煤的脱挥发物行为以探究酸洗脱除矿物质对煤有机结构以及热解反应性的影响。使用差示扫描量热仪(DSC)结合TGA以及MS研究酸洗煤在热解过程中的热量变化，并深入探究酸洗煤挥发物在反应系统(坩埚内)的反应行为。通过改变惰质组与镜质组的混合比例探究不同煤阶显微组分在热解过程中的相互作用。得出以下主要结论:
(1)发现对煤进行连续的HF-HF/HCl酸洗不仅脱除了煤中绝大多数矿物质，也氧化了煤的部分有机结构，造成煤的碳含量和挥发分含量降低、氧含量升高，特别是对碳含量低于85wt.％的煤。酸洗处理主要影响400-600℃温度范围煤的脱挥发行为，这种影响归因于矿物质的分解，结晶水的损失以及某些矿物质的催化作用。酸洗过程消除了矿物质对温度高于700℃时芳环结构缩聚产生H2和CO的抑制作用，酸洗对煤结构的氧化包含将羧酸盐转化为羧酸。
(2)将脱矿物质煤热解的脱挥发分曲线解耦为5类共价键的解离过程，这些共价键随着温度的升高依次解离，各类共价键解离产生的挥发量随着煤阶升高有规律减少。该研究结果揭示了煤热解共价键阶段解离与挥发物产生量的关系，更正了关于煤键合结构的部分错误认识，完善了煤有机键合结构模型。
(3)提出煤热解热准确测定的基本条件或判据，即煤及煤焦升温前达到稳定的标准:Qo-Qb=0和Qs=0。基于该标准发现煤有机结构热解过程中的热解热总体表现出低于600℃吸热。画出了碳含量为65.9％-90.2％的煤在117-900℃反应温区基于初始质量的定量热解热和反应热分布图。以瞬时挥发量为基准的反应热在温度低于600℃也表现为吸热，并发现吸热源于生成的自由基未全部在焦中偶合，放热源于自由基的偶合。
(4)挥发物的反应在煤颗粒间和坩埚空体积内均有发生，在煤颗粒间的反应程度高于在空体积内。烟煤和褐煤挥发物在空体积内主要发生聚合和/或缩聚反应。烟煤挥发物在煤颗粒间主要发生缩聚和/或聚合反应，在500-700℃诱导煤/焦产生更多的裂解。褐煤挥发物在煤颗粒间主要发生聚合反应，挥发物聚合成焦残留于固体中。这预示着可以通过改变反应条件有目的的调控不同产物的产率。
(5)发现镜质组与惰质组富集物在热解过程中是否显著表现相互作用与二者混合比例有关，也依赖于煤阶。中低阶烟煤惰质组含量大于40％显现显著的协同作用，褐煤在惰质组含量低于60％时惰质组与镜质组显示出相互作用。惰质组与镜质组之间相互作用主要表现为挥发物与挥发物和挥发物与煤/焦之间的反应。中阶烟煤惰质组与镜质组混合后低温产生的挥发物诱导了高键能的Cal-O/S/N键和Cal-Cal/O/H键在低温解离产生更多的挥发物。低阶烟煤惰质组与镜质组挥发物相互作用导致更多的Cal-Cal/O/H键发生解离。褐煤惰质组与镜质组中低键能键解离产生的挥发物诱导了更多的Car-Cal/O/H键在低温解离。
煤热解反应过程中传热和传质同时进行。热解过程中的热量是设计反应器、构建数学模型和优化煤热转化过程的重要热力学参数。但目前文献中包含升温显热在内的热解热定量数据缺乏。仅有的关于定量反应热的报道均是特定温区基于固定质量的平均值，并且未排除矿物质的影响，这些数据很难反映出煤有机结构热解过程中的化学反应。热解过程中瞬时挥发量与瞬时反应热相结合才有可能更好地解析煤的热解反应，但并未见相关报道。
煤热解过程中挥发物的反应是热解的核心反应之一，其会影响热解产物的产率和组成，对挥发物反应的认识可为通过调控工艺提高目标产物产率提供理论依据，但已有文献对挥发物反应的具体形式与反应区域的关系并不明确。
煤中均或多或少含有矿物质，矿物质宏观上影响热解的传质传热过程，微观上改变热解过程中共价键的解离。因此对煤有机结构以及反应性的研究都有必要首先排除煤中矿物质的影响，最大程度的排除方法是HF-HF/HCl酸洗，但是目前HF-HF/HCl酸洗对煤有机结构和热解反应性的影响并不明确。
煤的反应性不仅取决于煤的变质程度，还取决于煤的岩相组成，因为煤中各显微组分都有特殊的物理化学性质，各显微组分之间相互作用共同显示出煤的整体特性，但目前各显微组分在热解过程中的作用形式并不明确，清楚认识显微组分在热解过程中的作用形式对于反演煤热解反应特性及指导煤综合利用具有重要意义。
鉴于此，本论文使用热重分析仪(TGA)以及在线质谱(MS)研究原煤与酸洗煤的脱挥发物行为以探究酸洗脱除矿物质对煤有机结构以及热解反应性的影响。使用差示扫描量热仪(DSC)结合TGA以及MS研究酸洗煤在热解过程中的热量变化，并深入探究酸洗煤挥发物在反应系统(坩埚内)的反应行为。通过改变惰质组与镜质组的混合比例探究不同煤阶显微组分在热解过程中的相互作用。得出以下主要结论:
(1)发现对煤进行连续的HF-HF/HCl酸洗不仅脱除了煤中绝大多数矿物质，也氧化了煤的部分有机结构，造成煤的碳含量和挥发分含量降低、氧含量升高，特别是对碳含量低于85wt.％的煤。酸洗处理主要影响400-600℃温度范围煤的脱挥发行为，这种影响归因于矿物质的分解，结晶水的损失以及某些矿物质的催化作用。酸洗过程消除了矿物质对温度高于700℃时芳环结构缩聚产生H2和CO的抑制作用，酸洗对煤结构的氧化包含将羧酸盐转化为羧酸。
(2)将脱矿物质煤热解的脱挥发分曲线解耦为5类共价键的解离过程，这些共价键随着温度的升高依次解离，各类共价键解离产生的挥发量随着煤阶升高有规律减少。该研究结果揭示了煤热解共价键阶段解离与挥发物产生量的关系，更正了关于煤键合结构的部分错误认识，完善了煤有机键合结构模型。
(3)提出煤热解热准确测定的基本条件或判据，即煤及煤焦升温前达到稳定的标准:Qo-Qb=0和Qs=0。基于该标准发现煤有机结构热解过程中的热解热总体表现出低于600℃吸热。画出了碳含量为65.9％-90.2％的煤在117-900℃反应温区基于初始质量的定量热解热和反应热分布图。以瞬时挥发量为基准的反应热在温度低于600℃也表现为吸热，并发现吸热源于生成的自由基未全部在焦中偶合，放热源于自由基的偶合。
(4)挥发物的反应在煤颗粒间和坩埚空体积内均有发生，在煤颗粒间的反应程度高于在空体积内。烟煤和褐煤挥发物在空体积内主要发生聚合和/或缩聚反应。烟煤挥发物在煤颗粒间主要发生缩聚和/或聚合反应，在500-700℃诱导煤/焦产生更多的裂解。褐煤挥发物在煤颗粒间主要发生聚合反应，挥发物聚合成焦残留于固体中。这预示着可以通过改变反应条件有目的的调控不同产物的产率。
(5)发现镜质组与惰质组富集物在热解过程中是否显著表现相互作用与二者混合比例有关，也依赖于煤阶。中低阶烟煤惰质组含量大于40％显现显著的协同作用，褐煤在惰质组含量低于60％时惰质组与镜质组显示出相互作用。惰质组与镜质组之间相互作用主要表现为挥发物与挥发物和挥发物与煤/焦之间的反应。中阶烟煤惰质组与镜质组混合后低温产生的挥发物诱导了高键能的Cal-O/S/N键和Cal-Cal/O/H键在低温解离产生更多的挥发物。低阶烟煤惰质组与镜质组挥发物相互作用导致更多的Cal-Cal/O/H键发生解离。褐煤惰质组与镜质组中低键能键解离产生的挥发物诱导了更多的Car-Cal/O/H键在低温解离。