高温煤焦油（HTCT）是一种富含缩合芳烃、含氧、含氮和含硫化合物的液体,是合成多种化学品的重要来源。据不完全统计,我国HTCT年产量在2200万吨左右。基于传统HTCT深加工技术存在着高污染,高能耗和高排放的局面,精细化,清洁化,高效化的深加工技术亟需开发,以实现HTCT的高值化利用。本论文采用逐级逐次萃取,酸/碱萃取,络合萃取,柱层析分离,催化加氢转化和氧化等方法对武钢HTCT及其馏分进行低能耗,低污染和低排放深加工途径的可行性进行了探讨,同时借助多种分析仪器对各个阶段进行检测表征,研究了HTCT及其馏分中化合物的分子组成和含量分布,并对化合物的富集规律和分离机理进行了考察。通过逐级逐次萃取HTCT了解了HTCT中可溶物的存在方式,析出行为和溶出规律。梳理了萃取率（EY）和萃取时间的关系,并借助萃取动力学研究了萃取过程。HTCT逐级级萃取的总EY为94.13%。各级累积EY与萃取时间的关系表明,第一级和第三级分别成对数关系,第二级为幂函数关系。萃取动力学结果表明二硫化碳（CS₂）萃取过程中第一阶段拟合曲线斜率在所有萃取阶段最大,其次是石油醚（PE）萃取过程中第一阶段动力学拟合曲线斜率。最后从机械搅拌,超声波辅助,溶剂萃取等方面对萃取机理进行了分析。酸/碱萃取结果表明:洗油（WO）和蒽油（AO）的三种组分（酸碱不溶物（ISP）,碱性可溶物（BSP）和酸性可溶物（ASP））的总回收率相对较高,分别为82.63%和94.94%。各馏分中三种组分的回收率趋势是ISP>>BSP>ASP。由于酚油（PO）中的O-H键振动,在3520 cm^-1和3449 cm^-1附近的吸收峰明显强于其它吸收峰,表明存在丰富的酚类。ASPs中富含主要包含酚类和醇类等OCAs。ASP_LO和ASP_PO中酚类的RC分别高达96.48%和97.69%。此外,结合质谱中的碎片离子峰,提出了主要化合物的详细裂解途径。最后,通过各组分中富集的化合物和分离过程,提出了可能的分离机理。通过用不同过渡金属盐（TMS）络合分离AO中含氮化合物（NCAs）,对络合效果较好的4种TMS的络合条件进行了优化,在最优条件下NCAs的RC分别是62.43%(AOC_Co（NO3）2,Co（NO₃）₂的蒽油络合物),78.66%(AOC_Cr（NO3）3),89.50%(AOC_NiCl2)和61.13%(AOC_ZnCl2)。另外,对TMS和主要NCAs的络合机理进行了分析。高压制备色谱色谱（HPPC）分离PE第一次萃取物(E_PE-1)和CS₂第一次萃取物(E_CS2-1)的收率分别是82.23%和71.20%。中压制备色谱（MPPC）分离BSP_NO的F₂中苯并[c]吖啶的RC最高为96.34%;BSP_AO馏分中NCAs主要包括苯并[c]吖啶（85.10%,F₂）和苯并[h]异喹啉（88.17%,F₃）。ISP_NO和ISP_AO经MPPC分离后富集的茚并[1,2-b]吡啶的RC分别为86.33%（F₂）和90.97%（F₂）。HPPC分离AOUC_Cr（NO3）3（Cr（NO₃）₃的蒽油未络合物）的总收率为77.04%。在其F₁₂中检测到四氢萘的RC是76.48%。MPPC分离AOC_ZnCl2的馏分中苯并[h]喹啉的RC最高是75.24%（F₄）。MPPC分离AOC_Cr（NO3）3的馏分中蒽-9-甲腈的RC最高是87.22%(F₁₁)。AOC_NiCl2馏分中,苯胺的RC在F₁₁中最高,是94.49%。AOC_Co（NO3）2分离的化合物中苯并[h]喹啉的RC最高是58.62%（F₂）。AOUC_Co（NO3）2馏分中茚并[1,2-b]吡啶的RC较高是70.4%（F₃）。最后从吸附和洗脱两方面对柱层析分离机理进行了阐述。采用Pd/C催化剂在4 MPa,140 ^oC和4 h时对芘选择性催化加氢转化为十六氢芘的转化率最高是20.98%。AOUC_NiCl2可以通过催化加氢得到八氢蒽,八氢菲,四氢荧蒽和十氢芘等供氢溶剂。添加ZSM-5的催化剂可以有效的脱除反应物中的杂原子化合物。双氧水-乙酸酐(H₂O_2-AA)氧化AOUC最为彻底,其次是NaClO氧化和钌离子催化氧化（RICO）。AOUC_H2O2-AA,AOUC _NaClO-2和AOUC_RICO-2中检测出RC较多的酮类化合物,包括占吨-9-酮,芴-9-酮,菲醌和蒽醌等。邻苯二甲酸酐在AOUC_NaClO-2和AOUC_RICO-2中的RC分别是66.3%和34.20%。9-芴酮-1-羧酸在AOUC_H2O2-AA和AOUC_RICO-1中RC分别是21.38%和25.7%。AOUC_RICO-1中检测出RC为45.06%的联苯基-2,3’-二羧酸。E_{CS2-1-NaClO-2}和E_CS2-1-RICO-2的氧化效果最好,没有缩合芳烃被检测出。除在E_CS2-1-RICO-1中检测到大量的邻苯二甲酸酐（66.88%）之外,其它样品中的化合物多为羟基或甲氧基烷酸,包括2-甲氧基-3-甲基戊-2-烯酸和3-甲氧基丁酸等。E_CS2-1-RICO-2除包括大量的琥珀酸（43.83%）之外,还检测到少量2-羟基-2-甲基丙酸和2-羟基-2-甲基丁酸等。该论文有115幅图、20个表和250篇参考文献。