煤炭是我国储量最丰富的化石能源,在今后较长一段时期内,以煤炭为主的能源消费结构不会改变。煤直接液化技术是保障国家能源安全、寻找石油替代能源的关键技术之一。煤的直接液化过程会产生相当量的残渣,其数量可以达到原煤的30%左右,如果不能将这部分残渣科学地加以利用,那么就会对整套煤直接液化工艺的经济、环境效益等起制约作用,因此高效清洁地利用液化残渣具有重要的理论与实用研究价值。液化残渣是由未反应的煤以及不参加反应的矿物质和液化反应过程中所需的催化剂组成,所以它是一种高炭、高灰、高硫的物质。因为液化残渣中硫含量相对较高,所以在利用过程中会带来很多隐患。本论文是用神华煤直接液化残渣(神华集团鄂尔多斯煤直接液化工厂)为原料来研究,对原样经过各种处理后对其进行热解实验以及检测它们的热解产物,同时对它们做动力学计算。通过以上探索性的研究,为残渣的洁净利用提供基础数据与理论指导。对液化残渣以及处理样做元素分析、工业分析和灰分分析,确定它们的元素及其他成分的含量。根据国标方法用索氏抽提器对残渣进行四组分抽取实验,得到四组分为重质油、沥青烯、前沥青烯和四氢呋喃不溶物(HS、A、PA和THFI),它们的含量分别为14.3%、29.7%、6.6%和49.4%。用热重分析仪对液化残渣、脱灰残渣和四组分在不同升温速率(10℃/min、20℃/min、30℃/min)和不同气氛下(N2和C02)进行热解实验,分析发现：在N2气氛下热解,液化残渣的主要失重峰是有机物分解引起,在高温段也有个较小的失重峰是由矿物质分解引起,在CO2气氛下失重与之相似,同时发现升温速率对它们的失重效果没有太明显的影响,只是随着升温速率的提高会有一定的热滞后现象。残渣脱灰后在不同气氛下的失重与残渣相似,因为除去了大部分的矿物质,所以在高温段没有失重峰,失重率有增大。四组分中重质油、沥青烯和前沥青烯(HS、A、PA)都是可溶于四氢呋喃中的有机质物质,其中重质油的分子量最小且结构简单,而前沥青烯的分子量最大结构也是最复杂的,所以HS最先开始失重,A和PA其后失重,它们三个的失重率都较大,但是HS是最大的,C02气氛下的失重与之相似。THFI中的物质较难分解,开始失重的温度较高,失重率也较小。C02气氛下用高速炉做了液化残渣、脱灰残渣和四氢呋喃不溶物的气化实验,由实验得到DCLR和脱灰残渣中有两个明显的失重峰,其中大的失重峰是由热解反应引起,高温段的失重峰比较小是气化引起。同时发生气化反应可以使THFI的失重峰明显增大并且失重率也提高了很多。热解后得到的硫化物气体经过红外检测表明：在N2和CO2气氛下,残渣热解后的硫化物主要以H2S和SO2为主,所以重点看气体产物中H2S和SO2在三个升温速率下(10℃ /min、20℃/min、30℃/min)的变化情况。残渣中的有机脂肪硫和一些不稳定的硫醚在比较低的温度下容易发生分解反应逸出硫化物,然后是矿物质黄铁矿硫受热后分解出单质S,与其他原子结合生成硫化物气体。残渣中的H2S和SO2是有机硫和无机硫共同分解逸出,其中以H2S为主。而脱灰残渣中主要是有机硫的分解引起。如前所述四组分中的前三个组分都是可以溶于THF中的,所以它们都是有机物,硫化物也是以有机硫的形态赋存着,受热后会分解出H2S和SO2气体,其中是以H2S为主,SO2的含量较小。四氢呋喃不溶物(THFI)中的硫化物主要是黄铁矿硫,受热后分解为单质S,与加热逸出的H原子结合会生成H2S气体,如果遇到含氧自由基便会生成SO2。升温速率对H2S和SO2的逸出影响是微乎其微的。SEM-EDX实验得出：液化残渣、脱灰残渣和THFI的表面都凹凸不平,可以根据S/Fe比值判断有机质和无机质的分布情况,脱灰残渣大部分是有机质,所以S/Fe比值远远大于残渣的。四氢呋喃不溶物(THFI)的表面硫元素会增大同时S/Fe比值也较小。BET表明：液化残渣经过脱灰后,与原残渣的孔结构完全不一样,脱灰残渣的比表面积和孔容相比残渣都有大的增加。四氢呋喃也可以改变残渣的孔结构,但是作用较小。本文选定DAEM方法对液化残渣和脱灰残渣以及四组分进行动力学计算,计算得到液化残渣以及处理样的热反应均为一级反应,且可以得到各个物质热解反应时的活化能和指前因子,画出活化能与指前因子、转化率和活化能分布函数的变化关系图,得到它们的变化都是一致的。