煤直接液化工艺过程中得到的液固产物通过蒸馏的方式分离,将沸点为360℃以上的煤液化油称为煤液化重质油。只有在分子水平上深入了解煤直接液化重质油,才能对其加工过程中所遇到的问题进行合理的解释,并有针对性的开发加工新工艺和催化剂,使煤直接液化重质油的价值达到最大化。本文以煤直接液化重质油为原料,主要研究内容及结果如下:（1）分析了煤直接液化重质油的基本性质并建立了一套分离方法。煤直接液化重质油H/C比和Fe、Ni、V、Ti等金属元素低于石油基重质油,密度高于石油基重质油,且随蒸馏程度加深,煤液化重质油H/C比不断下降,芳香性不断增加,胶质和沥青质含量不断增加,四组分总收率持续下降。（2）得到了煤直接液化重质油亚组分化合物的分子组成和结构特征。饱和分主要由烃类化合物构成,通过ESI FT-ICR MS芳香分共鉴定出826种碱性氮化物、481种非碱性氮化物和333种含硫化合物的元素组成,胶质、沥青质混合物共鉴定出1453种碱性氮化物、215种含硫化合物、978种非碱性氮化物和2054种含氧化合物,从分子类型、碳原子数和缩合程度（通过DBE数值表示）三个维度分析鉴定了上述化合物的分子组成和结构特征。（3）得到了360³80℃、380⁴00℃、400⁴20℃和>420℃亚组分中杂原子化合物的分布特点。芳香分、胶质和沥青质混合物中含硫化合物均以S₁化合物（分子中含有1个硫原子）为主。芳香分中的碱性氮化物和非碱性氮化物均以N₁化合物为主,胶质和沥青质混合物中碱性氮化物以N₁化合物为主,非碱性氮化物以N₁、N₁O₁和N₁O₂三类化合物为主。芳香分、胶质和沥青质混合物中含氧化合物均以O₁^O₆等只含氧元素的化合物为主,O₁S₁、O₂S₁等复合杂原子相对丰度较低。（4）通过调整正庚烷和甲苯的配比,根据极性大小将沥青质分离成F1^F5五个亚组分,与沥青质的直接检测相比,亚组分中可检测到的碱性氮化物由5类增加至39类,非碱性氮化物由6类增加至34类,氮化物的种类大幅度增加。（5）高分辨率质谱可对重质油进行分子水平表征,但是通常为非定量表征。本文提供了重质油中含硫化合物的定量表征方案,将亚组分的分子组成通过元素组成归一化处理,定量获得了煤直接液化重质油芳香分、胶质和沥青质中含硫化合物的组成及分布。