将煤在隔绝空气的条件下加热时，煤的有机质随着温度的升高发生一系列变化，形成气态（煤气）、液态(yètài)（焦油）和固态（半焦或焦炭）产物。第一阶段：(室温～350-400℃)从室温到活泼分解阶段（Td,对非无烟煤一般为350-400oC）为干燥脱气阶段。此阶段析出H2O（包括化学结合的）、CO、CO2、H2S（少量）、甲酸（痕量）、草酸（痕量）和烷基苯类（少量）等。脱水主要在120oC前，200oC左右完成脱气（CH4、CO2和N2），200oC以上发生脱羧基反应。含氧化合物的析出源于包藏物、化学吸附表面配合物及羧基和酚羟基的分解。这一阶段煤的外形(wàixínɡ)无变化。不同煤种开始热分解析出气体的温度不同：泥炭为200-250oC；褐煤为250-350oC；烟煤为350-400oC；无烟煤为400-450oC。第二阶段（Td～550oC）活泼分解阶段，以解聚和分解反应为主，析出大量挥发物（煤气和焦油），在450oC左右焦油量最大，在450～550oC气体析出量最多。烟煤在350oC左右开始软化、粘结成半焦。烟煤（尤其是中等煤阶的烟煤）在这一阶段经历了软化、熔融、流动和膨胀直到再固化。形成气、液、固三相(sānxiānɡ)共存的胶质体。液相中有液晶或中间相存在。胶质体的数量和质量决定了煤的粘结性和结焦性。固体产物半焦与原煤相比，芳香层片的平均尺寸和氦密度等变化不大，这表明半焦生成过程中缩聚反应并不太明显。第三阶段（550～1000oC）又称二次脱气阶段。经过活泼分解之后留下的半焦几乎全部是芳构化的，其中仅含少量非芳香碳，但有较多的杂环氧、杂环氮和杂环硫保留下来。此外，还有一部分醚氧和醌氧。随着温度的不断升高，半焦逐渐变成焦炭。这一阶段的反应以缩聚为主。析出的焦油量极少，挥发分主要是多种烃类气体、氢气和碳的氧化物。气体产物中占主要地位的是H2和CO，伴有少量GH4和CO2。氢主要是由芳香部分的缩聚作用产生，而碳的氧化物的来源(láiyuán)是热稳定性较好的醚氧、醌氧和氧杂环。焦炭的挥发分小于2％，芳香核增大，排列的有序性提高，结构致密、坚硬并有银灰色金属光泽。从半焦到焦炭，一方面析出大量煤气，另一方面焦炭本身的密度增加，体积收缩，导致生成许多裂纹，形成碎块。高挥发分烟煤热解（升温速度1.8oC/min）过程中气体产物的析出(xīchū)情况煤热解过程(guòchéng)的化学反应煤热解反应(fǎnyìng)模型单一的不可逆分解反应(fǎnyìng):煤—→半焦+挥发产品多个平行连续的分解反应（ReidelbachSummerfield）半焦+一次气体↑中间(zhōngjiān)残留物+一次气体／煤—→活化煤半焦+二次气体＼／中间(zhōngjiān)残留物+一次焦油＼↓二次气体半焦+一次气体克瑞威仑（Krevelen）等人对煤的可塑行为提出“胶质体（metaplast）理论”。该理论假设焦炭的形成可由三个依次相连的反应(fǎnyìng)表示。反应(fǎnyìng)I是解聚反应(fǎnyìng)，该反应(fǎnyìng)生成不稳定的中间相，即所谓胶质体:反应III是二次脱气反应，在该反应中通过释放甲烷(jiǎwán)或在更高温度下释放氢使半焦密度增加，最后形成炭:煤成焦过程反应(fǎnyìng)动力学模型的建立：解聚和裂化反应(fǎnyìng)都是一级反应(fǎnyìng)，因此可以假定反应(fǎnyìng)I、II及反应(fǎnyìng)III都是一次反应(fǎnyìng)。这样，焦炭形成的动力学可用以下三个方程式描述：基本假设(jiǎshè)：析出挥发分速度等于分解速度，不考虑二次反应。实验方法：直接计量挥发物或利用热天平连续测定被加热煤样的失重变化，得到挥发物析出曲线。式中k为反应速度常数，v和v0为t和t∞时析出的气体体积。k一般用阿累尼乌斯方程式关联。上式所描述的热解反应中，预示析出挥发物的数量随时间推进而渐近地增加，一直到t=∞时达到其最大值。这与经常观察到的在一定反应时间出现挥发产品各个成分的最大产率，尤其是碳氢化合物及焦油的最大产率相矛盾。此外(cǐwài)，v0值与热解过程的终温有关。式中ki表示分解反应i的速度常数(chángshù)。在等温条件下积分上式得:把上述问题简化为各个反应的差别仅仅在于活化能Ei值不同，而所有反应的koi=k0，及反应次数如此之多，以致于可以假定活化能的变化(biànhuà)是一个连续的统计分布函数f(E)（图），这样，f(E)dE就相当于活化能处于E和E+dE之间的一些分解反应所析出的挥发分潜在数量的分数。因此有dv0=v0f(E)dE，煤阶煤阶代表了煤化(méihuà)作用中能达到的成熟度的级别，煤阶的改变是由于深埋而增加的温度而改变