煤的热解是煤燃烧、气化和液化等热转化技术的基础。煤热解工艺是一种在相对温和条件下将煤中富氢组分通过热解方式提取出来作为化工原料或优质液体燃料，以提高煤利用效率的方法。但常规煤热解的焦油产率较低，因此，本论文以提高煤热解焦油产率为目标，研究以甲烷部分催化氧化反应的产物为热解反应气氛，提高煤热解过程焦油产率的规律，并对机理进行了讨论。实验考察了不同气氛下的热解过程，结果表明，甲烷部分催化氧化和煤热解过程相结合，可以形成一种全新的煤加工工艺，即甲烷部分催化氧化和煤热解耦合（POMP）过程。与加氧热解相比，POMP过程具有高的焦油收率，而且对热解半焦具有更好的脱硫效果。针对甲烷部分催化氧化过程因使用氧气而造成的条件难以控制等问题，希望找到更合适的替代氧化剂。由于甲烷CO₂重整（CRM）与甲烷部分氧化反应在机理上比较相似，提出甲烷CO₂重整与煤热解耦合（CRMP）的过程，希望获得理想的效果。研究结果表明，CRMP过程同样可得到比加氢热解更高的焦油产率，更高的热解脱硫率，而且具有反应条件温和，利用对环境有害的温室气体等优点。在CRMP的基础上，通过在煤中添加催化剂，研究煤催化热解与甲烷CO₂重整耦合（CRMCP）过程，结果表明，焦油产率得到进一步提高。为了深入了解上述耦合热解过程提高焦油收率的原因，为以后工作提供进一步指导，论文初步探讨了耦合过程的机理，认为甲烷部分催化氧化和煤热解耦合过程充分利用甲烷部分催化氧化过程中产生的可稳定煤热解碎片的自由基，避免煤热解产生自由基之间的缩合，从而提高煤热解的过程焦油收率。