煤热解是煤热转化过程的基本阶段，热解过程形成的半焦孔隙结构影响后续反应，尤其是半焦比表面积会直接影响焦油的二次裂解与半焦反应活性，是煤热解过程固体产物关键特性参数。不同煤种热解过程孔隙结构变化差异很大，即使是相同煤在不同热解条件下半焦比表面积的差别也可达到200m2/g以上。相关煤转化过程的仿真与模拟缺少可以定量预测热解过程孔隙结构变化并能反应加热条件影响机理的热解模型，制约了人工智能与在线仿真等技术在煤转化中的应用，限制了煤转化技术开发。我校与美国杨百翰大学合作，在杨百翰大学开发的化学渗透热解（CPD）模型基础上，对煤热解过程孔隙结构演变模型进行了持续研究，逐步揭示了煤热解过程孔隙结构演变与煤有机大分子网络结构变化间的关联关系，以及颗粒内压力、塑性变形、矿物质熔融等物理变化的影响，2014—2017年在ENERGY & FUELS 期刊发表系列文章5篇。相关研究成果被国际同行评价为CPD模型重要发展分支之一（FUEL 2020, 271, 117620; ENERGY & FUELS 2019, 33(12), 12123-12153），并被国际科技图书原图引用(Process Chemistry of Coal Utilization, United States: Elsevier Science Publishing Co Inc, 2019, 265-266)。前期研究基本建立了预测煤的中低温快速热解过程半焦比表面积计算模型，但模型在高温条件下与实验吻合较差，不能预测热解程度较为完全时，半焦比表面积下降趋势。
在前期研究的基础上，根据煤热解过程中煤有机大分子网络相关结构变化总是伴随脂肪结构分解的基本规律，揭示了煤热解过程半焦表面积变化原理：热解前期随着脂肪结构分解，煤有机大分子网络结构内部微孔与外界联通，形成吸附孔位，半焦比表面积增加；热解后期随着作为吸附孔位附着主体的脂肪结构分解耗尽，以及随脂肪结构分解而发生的芳核排列有序度的增加，半焦内吸附孔位数量降低，表面积下降。建立了利用脂肪结构数量变化计算半焦内吸附孔位数量变化方法，从而建立了间接预测半焦表面积的模型，使基于有机大分子网络演变机理的煤热解过程孔隙结构演变模型在预测半焦比表面积方面具有了高、中、低温度区间的通用性，并适用于多种褐煤与高挥发性烟煤。
相关成果发表于AICHE J. 2020, 66, e16834。文章第一作者为大连理工大学化工学院教师杨赫，通讯作者为大连理工大学化工学院胡浩权教授，以上工作得到了国家重点研发计划项目（2016YFB0600301）及国家自然科学基金项目（21706025）的支持。