煤基粗油是指以煤为原料经热化学加工后所得到的初级液体产物,包括煤焦油、煤直接液化油以及煤间接液化（费托合成）油等。准确剖析煤基粗油组成结构特点,有利于煤基粗油的精细化利用,实现以产品需求为导向的煤基粗油的定向转化。同时,对煤基粗油组成的深入研究,也有助于改进加工工艺。由于煤基粗油组分的复杂性,至今尚未有其准确组成及含量的相关报道,特别是对被分析组分的物料衡算问题也一直无法解决。因此,以物料衡算为约束对煤基粗油进行准确、真实的定性定量分析,并在此过程中建立全面、系统的分析方法,是目前亟需解决的问题。选取煤焦油与煤直接液化油为研究对象,首先利用水分测定仪、元素分析仪、凝胶渗透色谱和热重模拟蒸馏等对煤基粗油的基本性质进行测定。然后以物料衡算为约束,利用气相色谱-质谱/氢火焰离子化检测器联用（GC-MS/FID）对煤基粗油轻质组分（<350^oC）进行分析,并在此过程中建立FID定量方法体系。最后将煤基粗油重质组分（煤焦油沥青,>350^oC）分离为α、β、γ组分,用现代分析仪器分析检测。取得如下主要结果与结论。（1）FID定量方法体系建立。根据FID工作原理,提出一种根据分子内元素种类与数量来计算有效碳数的方法,并推导出主要需要有机物分子式即可预测物质FID响应因子的公式(₄)=（14₁-1.12-8.96₂-6.86₃+0.56₄）×₄,（8）/₄)),并给出该公式的适用范围（k>0.78）。然后将该公式与面积归一化法联用建立FID定量方法体系,加标回收实验（回收率为99.07 wt%）表明该方法体系准确、有效,可以被广泛应用于复杂有机混合物的定量分析中。（2）煤基粗油的基本性质分析。元素与水分分析发现,由于加工工艺不同,煤焦油中水分含量、氧、氮、硫含量高于煤直接液化油,煤直接液化油氢碳比高于焦油。凝胶渗透色谱分析发现,煤焦油的平均分子量（158.00g/mol）高于煤直接液化油（139.42 g/mol）,但煤直接液化油中的分子量的分布比煤焦油中更为集中,煤焦油中分子量低于300 g/mol的物质占其总量的73.11 wt%,煤直接液化油中分子量低于300 g/mol的物质占其总量的81.99 wt%。热重模拟蒸馏发现,煤直接液化油中物质的沸点分布比煤焦油更为集中,煤直接液化油中物质主要集中在沸点（240±40）^oC范围内,煤焦油中物质主要集中在沸点（195±20）^oC与（343±40）^oC这两个范围内。（3）煤基粗油轻质组分（<350oC）分析。采用GC-MS/FID对轻质组分整体进行分析,其中MS用来定性,FID用来定量,分析结果表明煤基粗油可物料衡算总量在70 wt%⁸0 wt%之间。其中,煤直接液化油轻质组分中烃类含量（61.57 wt%）远大于非烃类（17.36 wt%）,烃类主要是四氢萘类、烷基萘类、烷基芘类等,非烃类中以含氧化合物为主。煤焦油轻质组分中非烃类含量（43.68 wt%）大于烃类（29.59 wt%）,烃类主要是烷基苯类、烷基萘类、烷基芘类、长链烷烃等,非烃类中主要是氧化合物。此外,煤直接液化油中碳数主要集中在11-15（54.46 wt%）之间,煤焦油中碳数主要集中在≤10（29.24 wt%）与11-15（28.82 wt%）之间。（4）煤基粗油馏分段分析。切割成馏分段后分析发现,煤直接液化油中馏分段可衡算比例大多在85 wt%以上,煤焦油中馏分段可衡算总量波动较大（49 wt%¹02 wt%）。煤直接液化油馏分段中以烃类为主。在260^oC之前的煤焦油大多数馏分段以非烃类为主,其后的馏分段以烃类为主。凝胶渗透色谱分析表明,物料衡算不够充分的根本原因在于:所获得的样品中仍含有大量难以汽化的大分子量物质。（5）酸性、碱性、中性组分分析。采用酸碱萃取的方式将煤基粗油轻质组分分离为酸性、碱性、中性组分,并对其进行GC-MS/FID分析。在煤直接液化油轻质组分中,中性组分中烃类占81.17 wt%,酸性组分中含氧化合物占75.48 wt%,碱性组分中含氮化合物占60.64 wt%,酸、碱、中性总体可衡算的比例为70.96 wt%。在焦油轻质组分中,中性组分中烃类占74.45wt%,酸性组分中含氧化合物占84.17 wt%,碱性组分中含氮化合物占81.63wt%,酸、碱、中性总体可衡算的比例为68.67 wt%。（6）煤焦油沥青（>350^oC）结构参数测定。对煤焦油沥青（重质组分）及其萃取分离所得γ、β、α三组分进行红外光谱（FTIR）、核磁共振波谱（NMR）、凝胶渗透色谱（GPC）和元素分析,得到一些重要的结构参数信息。沥青的分子式为C_21.74H_20.00O_1.20N_0.26,γ组分的分子式为C_21.64H_22.30O_1.13N_0.18。沥青分子的芳香环外围碳数（10）、环烷烃环数（1）与γ组分的芳香环外围碳数（10）、环烷烃环数（1）近似相同。沥青分子中的芳香碳数（16）、桥碳数（6）、芳香环数（4）较γ组分的芳香碳数（14）、桥碳数（4）、芳香环数（3）多。γ组分在饱和碳原子碳数（7）、环烷烃碳数（4）上较沥青分子的饱和碳原子碳数（6）、环烷烃碳数（1）多。此外,沥青分子芳环上烷基取代位（2）虽少,但其脂肪族碳链（碳原子数为5）较长。