煤的大分子结构裂解为较小的分子可以通过加热来实现 ［1］ 。煤的结构单元之间的桥键在加热到250～400℃时就有一些弱键开始断裂，随着温度的进一步升高，键能较高的桥键也会断裂。桥键的断裂产生了以结构单元为基础的自由基，自由基的特点是本身不带电荷却在某个碳原子上（桥键断裂处）拥有未配对电子，如式（4-9）所示。自由基非常不稳定，存在二次反应重新结合成大分子的可能，如式（4-10）所示。在高压氢气环境和有溶剂分子分隔的条件下，热断裂产生的以结构单元为基础的自由基被加氢而生成稳定的低分子产物（液化油和水以及少量气体）。而在实际的煤加氢液化中，煤分子结构单元之间桥键的断裂和自由基的稳定是在高温、高压、氢气环境下同时进行的。表4-2中列出了一些煤中弱化学键的键能数据，键能越小越容易在液化的初期分解。

煤炭经过加氢液化产生的液化油含有较多的芳香烃及较多的氧、氮、硫等杂原子，必须再经过一次或一次以上提质加工才能得到合格的液体产品。液化油提质加工的过程主要是加氢，通过加氢脱除杂原子，进一步提高H/C原子比。

在加氢过程中所需的活性氢来源于溶剂分子中键能较弱的碳-氢键、氢-氧键断裂分解产生的氢原子，或者被催化剂活化后的氢分子。煤经过加氢液化后剩余的无机矿物质和少量未反应煤还是固体状态，可通过固液分离方法把固体从液化油中分离出去，常用的有减压蒸馏、加压过滤、离心沉降、溶剂萃取等固液分离方法。

煤液化之后其大分子结构分解成小分子，H/C原子比被提高到石油的原子比水平，同时脱除了煤炭中氧、氮、硫等杂原子，以及煤中无机矿物质，从而使液化油的质量达到石油产品的标准。