本文以石油焦及中国典型煤种(遵义无烟煤、神府烟煤、内蒙南露天褐煤)为对象,探讨了石油焦气化过程中结构的变化,研究热处理过程对石油焦与不同煤阶的煤气化反应活性的影响,考察了铁、钙、钾等无机矿物质盐单独及复配对石油焦气化反应活性的影响,及神华煤直接液化残渣、生物质草木灰、含油污泥等添加剂对石油焦气化反应活性的影响,分析了金属催化剂的催化机理。通过微波活化技术对石油焦进行改性研究,以提高石油焦的气化反应活性。主要内容包括：(1)对四种石油焦与三种不同煤阶的煤进行考察,对其碳微晶结构、孔隙结构和官能团等理化性质进行比较分析。在常压、950～1380℃下,用恒温热重法对石油焦与不同煤阶的煤进行CO2和H2O气化反应动力学研究,考察煤种、气化温度、气化剂、分压等条件对其气化反应活性的影响,并对石油焦在气化过程中的结构变化进行探讨。结果表明：三种煤随煤阶升高气化反应活性变差,至无烟煤结构和气化反应活性与石油焦相似。气化温度越高,气化反应性相差越大。(2)研究了热解对石油焦及煤焦理化性质和反应性的影响。分别以在900～1500℃下制得石油焦慢速热解焦、800-1400℃下制得石油焦快速热解焦及煤快速热解焦以及1000～1400℃下制得水焦浆快速热解焦为对象,考察了热处理温度、升温速率、进料方式等因素对不同类型焦的气化反应性的影响。石油焦快速热解焦比慢速热解焦的气化反应活性高。随热处理温度升高,石油焦慢速热解焦反应性逐渐降低,快速热解焦反应性先升高后降低,而水焦浆焦反应性逐渐升高。(3)研究了钾、钙和铁的金属催化剂的负载方式、载量、阴阳离子种类和气化温度等因素对其催化作用的影响,并探讨了单独催化剂和复合催化剂的催化机理。研究发现,催化剂受温度和载量影响较大,在气化动力学控制温度范围其负载量存在一个饱和值。钙盐和铁盐的催化作用是通过直接参加氧化还原循环反应对碳颗粒进行催化。而金属催化剂的催化由多种因素共同作用,其中金属阳离子的金属性越强,阴离子的电负性越强,化合物的稳定性越差,熔融盐的熔点越低,则其催化的效果越好。(4)研究了石油焦中掺混神华煤直接液化残渣、生物质及其灰分和含油污泥共气化过程中,添加比例及共气化温度等因素对石油焦气化的影响,并从矿物质组成和碳结构等几方面阐述了活化机理。结果表明：神华煤直接液化残渣中油质成分和沥青质对催化作用没有贡献,煤中自身的碱金属和碱土金属以及煤液化过程中加入的硫铁系催化剂是其催化作用的主要原因。温度是影响煤直接液化残渣催化作用的另一因素,气化温度越高,煤直接液化残渣的催化作用更强。对生物质草木灰的理化性质进行了考察,提出了影响因子指数,将草木灰的催化作用与金属离子种类及含量相关联,可以用来推测磷含量不高的草木灰的催化效果。(5)对石油焦进行微波改性,考察微波处理参数及微波处理介质对其微晶结构、孔隙结构及官能团结构的影响,并在常压热重分析仪上对改性石油焦的气化反应活性进行比较。结果发现：微波处理时间、功率、温度和处理介质均对石油焦气化反应产生一定的促进作用。随微波处理时间的延长和微波处理功率的增加,石油焦晶体结构呈现无定形态趋势,且中大孔的比例增加,微孔比例减小,随照射温度增加,石油焦的晶体结构程度先减小再增加,且388K温度下微波处理的石油焦中大孔孔容和比表面积最大。微波处理一定程度上提高了石油焦的气化反应活性,且碱性条件比中性条件下微波处理后的石油焦气化活性更好。