苯、甲苯、乙基苯、二甲苯和萘(统称为BTEXN)等轻质芳烃是重要的化工原料。由于我国“富煤”、“贫油”、“少气”的资源禀赋特点,从石油化工行业获得这些轻质芳烃十分受限。因此,从煤热解焦油中获取这些高附加值的轻质芳烃既能在一定程度上缓解我国石油资源匮乏带来的不便,又能减轻因煤化工生产过程中轻质芳烃的外放对环境造成的危害。为了探究煤热解/催化热解过程中BTEXN的形成,本文利用正己烷、甲醇、二氯甲烷和环己酮对胜利褐煤(SL)、平朔气煤(PS)和贺西焦煤(HX)三种不同变质程度煤中的低分子化合物(LMCs)进行索氏抽提,利用Py-GC/MS在线分析了不同组分的低分子化合物对煤热解焦油中BTEXN形成的影响,并结合热重、核磁等表征对抽提前后煤样的结构进行了分析。本文的研究结果为煤热解过程中轻质芳烃的形成提供了理论依据。本文的主要研究内容及结论归纳如下:(1)利用GC×GC/MS对三种煤的抽提物进行了分析,结果发现,正己烷、甲醇和二氯甲烷可以分别对煤中不同组分的低分子化合物进行富集。正己烷抽提物以脂肪族化合物为主,甲醇抽提物主要以含氧类化合物为主,而二氯甲烷抽提物则以芳香族化合物为主。煤中低分子化合物的组成与含量随着煤变质程度的升高而发生变化。SL煤中的低分子化合物多以脂肪烃、醇、酯为主;而PS煤中的低分子化合物多以脂肪族化合物、苯系物和2-3环的芳香族化合物为主;HX焦煤中的低分子化合物含量较少,且多以芳香族化合物为主;(2)利用Py-GC/MS在线考察了不同组分的低分子化合物对煤热解焦油中BTEXN形成的影响。实验结果表明,煤热解气态焦油中的轻质芳烃主要来源于煤大分子骨架结构的热分解而非低分子化合物,但是煤中的低分子化合物如环烷烃、苯系物和多环芳烃等在煤热解过程也可以形成一定量的BTEXN。SL和PS经正己烷抽提后,残煤热解BTEXN总产率分别降低了29%和18%,脂肪族低分子化合物在煤热解过程中可以作为供氢剂,稳定煤大分子结构裂解产生的芳烃自由基碎片,促进热解焦油中轻质芳烃的形成。除此之外,SL和PS的甲醇抽提残煤热解酚类总产量分别比原煤降低了35%和18%,含氧类低分子化合物能促进煤热解气态焦油中酚类化合物的形成;(3)以USY分子筛为催化剂,进一步探究了不同变质程度煤中的低分子化合物在煤催化热解形成BTEXN过程中的作用。结果表明,煤催化热解产生的BTEXN主要来源于煤的大分子结构催化热解。然而低分子化合物中含氧类化合物和芳香族化合物经USY催化后也会产生一定量的BTEXN,但与原煤相比其催化热解BTEXN产率较低。煤中脂肪族和含氧类的低分子化合物能促进煤催化热解形成BTEXN,由于煤样经溶剂抽提后发生了一定程度的溶胀,使得煤热解气态焦油中烷基苯、酚类和2-3环的多环芳烃(PAHs)产率增高,这些物质在USY分子筛的作用下经催化裂解生成BTEXN,最终导致抽提残煤和抽提物催化热解BTEXN产率甚至高于原煤;(4)在不同温度条件下对低分子化合物进行热解/催化热解,探究了低分子化合物的演变规律。结果表明,700 ~oC时低分子化合物主要发生裂解反应,脂肪族、酚类、单环芳烃和多环芳烃的产率达到最大值。当热解温度超过800 ~oC时,低分子化合物主要发生缩聚反应。催化条件下,随着温度的升高,苯系物和多环芳烃产率明显增高,而脂肪族化合物的产率显著减少,进一步表明脂肪族化合物在催化热解过程中可以供氢,促进低分子化合物中芳香族化合物催化裂解生成苯系物和2-3环的芳烃。