煤液化残渣(CLR)约占原料煤的30 wt.%,组成和结构复杂,具有高碳、高硫和高灰等特点,富含高附加值的缩合芳环结构,难以实现高效利用,严重制约了煤直接液化技术的发展。为了探究煤液化残渣的清洁转化和高效利用途径,深入了解煤液化残渣中有机质的组成和结构具有重要意义。本论文采用超声-索氏萃取相结合的溶剂萃取技术,使用等体积的甲醇和甲苯混合溶剂萃取煤液化残渣,得到煤液化残渣有机质(即等体积的甲醇和甲苯萃取物,CLRE)。在不同温度下通过热解-气相色谱质谱联用仪(Py-GC/MS)分析CLRE,研究了CLRE的化学组成和结构特点。通过逐级钌离子催化氧化(RICO)法,结合气相色谱质谱联用仪(GC/MS)和傅立叶变换红外光谱(FTIR)分析,研究了CLRE的分子结构片段。通过GC/MS对CLRE逐级RICO得到有机相的酯化产物进行检测和分析,分析产物化学组成和结构特征,进而研究CLRE的有机组成和分子结构信息。RICO得到的氧化产物经甲酯化后,GC/MS可检测组分对应的酸及化合物可分为五类:烷酸类化合物、苯羧酸类化合物、其他酸类化合物、酯类化合物和其他化合物。其他化合物主要包括长链烷烃、芳烃、烯/炔烃、酸酐、酰胺、卤化物及含杂原子的芳香族化合物。苯羧酸类化合物的收率在氧化产物中占有绝对优势。由苯羧酸类化合物的变化,可以得出,在CLRE的外围结构连接的甲基取代基较多,缩合芳环结构缩合程度较低。随着氧化的进行,CLRE内部结构的甲基取代基逐渐减少且缩合芳环缩合程度变高。CLRE中的氧和氮主要存在于缩合芳环结构中,含硫和卤素等杂原子主要存在于芳烃侧链中或作为连接大分子芳烃结构的桥键。在不同温度下(300-700°C)分别对CLRE进行了快速热解实验,结果表明:600°C时,产物种类最多,烷烃、芳烃、烯/炔烃、醇、酚、酮、醛、羧酸及其衍生物、含氧化合物、含氮/硫化合物和卤素化合物相对含量达到最高。