我国低变质煤储量丰富,占煤炭总储量40%左右。随着开发的进展,低变质煤的探明储量不断增加,未来10年,我国低变质煤年产量将达3亿吨以上,高效洁净地利用低变质煤资源的重要性和迫切性显得日益重要和突出。与此同时,目前全球年芳烃消费总量约1.2亿t,其中对二甲苯（PX）作为炼油和化工的桥梁,是用量最大、最有代表性的产品,是聚酯产业的龙头原料。我国是全世界最大的PX消费国,2019年进口量增至1505万吨,依存度达49.5%,缺口巨大。以煤为原料生产芳烃分为甲醇芳构化以和煤直接加氢液化制芳烃两类技术。甲醇芳构化路线,从煤炭气化起始,通过合成甲醇,再制取芳烃,总体工艺路线较长、能量转化效率较低。煤直接加氢液化制芳烃路径,是从煤液化工艺获取液化油,经加氢精制,催化重整制芳烃,煤液化转化效率约52%、保留了煤炭结构中的芳环结构,石脑油芳烃潜含量约70%,是制取芳烃可行的路线。煤是复杂化学物质,直接加氢液化制取芳烃过程中,需将其中的硫、氮含量降低至低于1mg/kg,以满足催化重整原料要求。硫、氮在整个工艺过程的转化行为会对能效和经济性有较大影响。论文开展的主要研究工作是,筛选适于直接加氢制芳烃的低变质煤,通过溶剂无损解构及无损表征的手段,结合XPS、XANES、FT-ICR MS等表征方法,识别煤中硫、氮杂原子的赋存形态及键合形式;利用煤直接加氢液化连续装置,借助GC-SCD、GC-NCD、FT-ICR MS、XANES、XPS等手段,探究液化过程中硫、氮的转化行为。以煤液化低分油及＜170℃馏分为原料,在固定床中加氢制取催化重整原料,采用GC-SCD和GC-NCD等方法,解析硫、氮在该工艺过程中的转化和脱除机理;最后选取液化油中较有代表性的含硫和含氮化合物,在固定床中进行催化加氢,结合气相色谱和微量氮硫仪分析表征结果,解析模型化合物中硫、氮反应机理。论文研究取得的主要结论如下:1)白石湖煤是加氢制芳烃的优质原料。煤中含量最高的含硫化合物为苯环带含硫侧链的硫化物以及噻吩类化合物,含量最高含氮化合物为吡啶、吡咯稠环类化合物。白石湖煤THF可溶物占原煤比例为9.82%。以原煤中硫、氮总含量计,硫、氮萃取率分别为0.47%和0.23%,化合物形态主要是二苯并噻吩类及咔唑类化合物。2)加氢液化过程中,硫在气体、低分油、高分油、残渣中的分布依次为38.42%、3.94%、10.86%、46.87%,其中低分油中主要是噻吩类化合物,高分油中主要是二苯并噻吩类及以上的噻吩类化合物,液化过程中产生的H2S主要来自催化剂中单质硫,煤中的含硫化合物主要迁移到液化粗油中,部分苯并萘并噻吩及以上的含硫化合物主要迁移到残渣中。氮在气体、低分油、高分油、残渣中的分布依次为35.21%、24.41%、19.79%、20.59%,其中低分油中主要是苯胺类化合物,高分油中主要是苯并咔唑类化合物。NH3主要来自于原煤中季氮类,液化粗油中含氮化合物主要以五元环含氮化合物为主,液化残渣中吡啶和吡咯类含氮化合物含量较高。3)选用两段加氢精制对液化油进行加氢精制,硫、氮脱除率达99%以上。液化低分油中苯并噻吩和二苯并噻吩等占含硫化合物93.3%。加氢后,硫醇、硫醚、噻吩类等含硫化合物已基本消失,难脱除主要以苯并噻吩类为主。液化低分油中主要的含氮化合物是五元杂环中性氮化合物,占全部含氮化合物的51.72%,碱性含氮化合物以苯胺类为主,占22.3%。经加氢后,脂肪胺类完全脱除,碱性氮化物苯胺类物质残留最多,达18mg/kg。4)在反应温度300℃,反应压力6MPa,氢油比100v/v,空速10 h-1工艺条件下,精制油氮含量＜1mg/kg,硫含量＜1mg/kg,芳潜含量达65.41%,满足催化重整原料要求,从液化石脑油馏分制取催化重整原料可行。5)模型化合物加氢过程中喹啉优先加氢成十氢喹啉,最终加氢产物主要为饱和的丙基环己烷。催化剂的脱硫活性随着温度升高而增加,260℃时二苯并噻吩转化率较低,较高镍担载量的催化活性更高。二苯并噻吩对喹啉的反应有抑制作用,随着温度提高,抑制效应逐渐减弱。喹啉对二苯并噻吩的反应也有抑制作用,二苯并噻吩的转化几乎全部通过直接脱硫路径。