中国能源利用以煤炭为主,目前,优质煤资源正逐渐枯竭。中国褐煤资源相对丰富,但是由于高水分、易自燃、热值低等缺点,给其工业应用带来了很大的困难。为了高效清洁综合利用褐煤资源,对褐煤中有机质的特征的认识,备受人们的关注。为此本文以国内蒙东褐煤为研究对象,通过溶剂抽提,对原煤和抽提残煤的煤质分析和FTIR表征,以及对抽提物的GC/MS检测,研究了褐煤的小分子相的化学组成及分布;同时采用固体13C-NMR测试技术对原煤的大分子结构特征进行分析,构造出煤的大分子结构模型;最后,采用分子模拟技术探索煤的结构与反应性能之间的关系,为褐煤的热解综合利用提供参考。主要得出以下结论:(1)抽提物以含杂原子化合物和脂肪烃为主,含有少量的芳香烃。含氧原子化合物主要是酚和醇、酮和酸;抽提物中氮以胺基、酰胺基等形式存在;仅检测到一种硫醇。抽提过程中煤大分子骨架结构未发生根本性改变,抽提残煤碳含量增加,氢和氧含量减小;芳碳率增加;CH2/CH3增大,脂肪链变长,支链变短。(2)原煤大分子以苯、萘为芳香结构单元,数量都为2;氧原子以酚羟基、醚键、羰基、羧基的形式存在;氮原子分别以吡啶和吡咯的形式存在;硫原子以硫醚的形式存在。以此为基础,构建了煤的分子结构模型,并应用Materials studio软件对其进行修正,获得了与实验核磁共振谱图吻合较好的原煤结构模型。(3)对结构模型分子模拟表明:煤中起到稳定作用的主要是范德华能;芳香层片之间以近似平行的方式排列;MD的计算红外谱图和实验谱图吻合较好;烷基醚键、与氧原子和羰基碳原子相连的C-C键的活性较高,在热解过程中容易发生断裂;结构模型中N、O及边缘甲基C原子负电荷较多,易于发生氧化反应;芳香环对煤的结构起到稳定作用,同时,芳香环本身也很稳定,难以发生反应。(4)利用结构模型的分子模拟解释了热解过程中CO2的生成现象,CO2主要由脂肪酸和芳香酸中羧基的分解产生,结构模型中芳香酸比脂肪酸要稳定得多,导致CO2生成曲线分为两个区间。