煤的直接液化是一種將固體煤炭在催化劑、高溫、高壓和氫氣的作用下轉化為液體燃料的過程。這個過程中，煤炭首先被加熱至大約420至470攝氏度，並施加6至30兆帕的壓力。在催化劑存在下，煤通過加氫裂解反應，分解成以結構單元縮合芳烴為單個分子的獨立自由基碎片。這些碎片隨後被高壓氫氣加氫，形成穩定的低分子物質，如油類、瀝青烯和前瀝青烯等。這些物質繼續加氫，脫除其中的氧、氮、硫等雜原子，最終轉化為成品油。
在煤直接液化過程中，常用的催化劑包括鐵系催化劑（如氧化鐵）或鎳、鋁、鈷類催化劑。此外，硫在煤直接液化中起到助催化劑的作用。直接液化法的主要產品包括優質汽油、噴氣燃料油、柴油和芳烴，以及碳素化工原料。
需要注意的是，煤直接液化是一個複雜的過程，需要大量的氫氣和高溫高壓條件。因此，這個技術在實際套用中還面臨許多挑戰，如成本、能源消耗和環境污染等問題。