煤是固体，石油为液体，两者的分子量和分子结构特点相差很大，石油的平均分子量为200～600，远低于煤炭的5000～10000。

煤和石油的结构也不相同，煤的结构类似于高分子聚合物，由2～4个或更多的芳香环构成基本结构单元，基本结构单元（一般为5～10个）由非芳香结构的—CH 2 —，—CH 2 —CH 2 —或氢化芳环或醚链—O—联结，呈空间网状结构。而石油是以链烷烃为主与芳香烃和环烷烃等组成的混合物。

两者结构差别虽大，但元素组成却非常相近，均主要由C、H、O、N和S构成，但H/C相差很大，其中烟煤的碳含量与石油相近，H含量远低于石油，O含量远高于石油。

表4-1 煤炭和液体燃料的元素组成比较/%

由表4-1给出的煤和石油的结构和元素组成对比可知，要将煤转化成为液体产物，首先要将煤的大分子裂解为较小的分子，这就需要输入一定的能量，即必须具备一定的温度。其次，使得H/C原子比增加，O/C原子比降低，这就必须增加氢原子或减少碳原子，转化必须向煤中加入足够量的氢。由于氢的活性较低，为了使氢保持较高的浓度，加快反应速度，就必须有较高的压力，同时使用溶剂和催化剂使煤的有机质与氢接触良好，促使它们之间的反应。

满足了加氢反应条件，煤的空间立体结构将被破坏，大分子变成了较小的分子，多环结构变成了单环、双环结构，环状结构被打开变成直链。与此同时，不但在碳原子上结合了一定数量的氢原子，而且煤分子结构中的一些含氧基团和醚键被破坏，与氢结合生成了水。煤中含硫和含氮结构被破坏，与氢结合生成硫化氢和氨而释出。这样，使煤的结构、分子量、H/C原子比等发生了显著的变化，因而固体煤变成了液体的烃和油。但是，这变化过程将消耗很多能量，而且在目前通过煤气化制氢或通过变换反应调氢的情况下还要产生大量的浓度较高的CO 2 。还需要指出的是，在得到液态产物的同时，也可得到低硫、低灰分的固体，用作固体燃料或用作原料以制取碳素纤维、针状焦等碳素材料。