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我国煤炭资源丰富，在我国能源储量中占78.63％。石油、天然气资源相对匮乏。我国以煤为主的一次能源结构在今后相当长的时间内都不会改变。热解是煤热加工的基础过程，其特性对煤的进一步转化具有较大的影响。通过热解，可以从煤中获得高热值煤气、高附加值化学品以及洁净的半焦。 作为国民经济的支柱型产业，钢铁工业为中国的经济发展作出了巨大贡献。气基直接还原技术是逐渐取代传统高炉炼铁技术的新工艺，它具有高效率、低污染、无炼焦煤依赖性的特点。然而，目前的直接还原工艺主要以天然气为还原剂，结合我国天然气资源稀缺的特点，本文根据直接还原过程的原料铁矿石对煤焦油具有催化作用，提出直接还原反应与煤热解反应相耦合的工艺设想，在传统气基直接还原铁矿石的基础上，加入焦油蒸汽一同参与反应，使得铁矿石还原的同时焦油和煤气组分有所改善。为此，采用焦油模型化合物和煤气模拟气进行了一系列实验对这一设想进行研究。 本文选定苯作为焦油模型化合物，并配制煤热解气在固定床对氧化铁进行还原反应。通过XRD、SEM、氧化焙烧、化学滴定等手段对还原产物进行分析和检测，得出在三组考察温度中(700℃、800℃、900℃)，700℃时苯加入对还原过程起到削弱作用，生成的还原产物比没有苯的情况下还原度、金属化率都低，生成物种的物相也属于较低还原程度的铁氧化物。在800℃和900℃时，苯蒸汽的引入显著提高了还原产物的还原度和金属化率，生成物的最终产品以更为理想的Fe3C为主。引入苯蒸汽后，随着还原产物一起产生的还有析碳。析碳量会随着温度的升高有所增加，900℃时总的碳含量会在考察温度时间(10min～60min)内达到一个饱和值。 通过氧化铁床层还原后收集的液体产物和气体产物也采用GC/MS和GC进行检测。通过分析得到，苯被还原的同时，在该过程也被催化裂解，并且随着温度升高苯的回收率下降，但是液体产物中以苯系化合物代表的轻质组分比例增加，萘系化合物及多环芳香族化合物比例减小。验证了Fe2O3在被还原的过程中起到了改善焦油品质的催化作用。并且考察了在Fe2O3被还原的过程中，高还原度的物质起到了更好的催化效果。对气体产物的分析，检测到有苯参与的还原过程中H2的含量得到大幅度提升，CO2和CH4含量下降。同时增加了气体产物的热值、还原性及可燃性，显著提升了气体产品的品质。 另外，通过改变实验中苯的注入流量，考察不同苯含量的煤热解气在还原过程中的变化。得到在苯气质量比小于0.1183时，还原产物不会生成Fe3C。当苯气质量比大于0.5916时，产物中会生成77％以上的Fe3C，金属化率也可达到79％以上。对煤样的热解实验表明，由府谷煤为代表的烟煤所产生的热解产物更容易直接利用于生成Fe3C、高金属化率的直接还原过程。