煤沥青是一大群稠环芳烃化合物及其衍生物的混合物，其中已经确认出的化合物已有几百种之多，因此煤沥青的炭化过程相当复杂。煤沥青炭化时，随着热处理温度的升高，将发生如图所示的多阶段化学反应。这些反应可以概括为两类：前期以热分解反应为主，后期以热缩聚反应为主，随着缩合环数增多，稠环芳烃的热稳定性则增高。