时间：2026-02-02 分类：发表攻略
太原理工大学化学工程与技术学院赵志仝团队在《华东理工大学学报(自然科学版)》发表论文《甲醇制对二甲苯反应系统的多组分耦合研究》，论文针对甲醇制芳烃工艺产物复杂、对二甲苯收率低的难题，构建超结构模型与非线性规划方程，揭示多组分协调匹配机制，实现碳氢元素向对二甲苯的定向转化，为相关工艺高效发展提供关键技术支撑。
对二甲苯是生产聚酯纤维、树脂等产品的核心原料，2021年我国需求量达3.497×10⁷吨，但产量仅2.132×10⁷吨，供需缺口显著。传统生产依赖石油资源，而甲醇制芳烃技术因能摆脱石油依赖备受关注，却受限于产物组分超20种、对二甲苯含量不足20%的技术瓶颈。尽管耦合芳烃间转化技术可提升收率，但多组分匹配复杂、耦合非线性等问题一直难以破解。
为突破这一困境，赵志仝团队系统梳理5类芳烃集总与6种转化技术间的对应、竞争、共生和协同关系，创新构建产物组分-转化技术超结构模型。该模型以初始反应产物和对二甲苯为节点，以中间组分和转化技术为连接，清晰呈现各要素间的复杂作用机制，为后续数学建模奠定基础。
在此基础上，团队将超结构模型转化为包含33个变量、29个方程组的非线性规划方程，以对二甲苯收率最大化为目标函数，纳入物料平衡等多重约束条件。通过Matlab软件fmincon求解器进行数值求解，精准识别出转化技术的最优组合与连接方式。
案例验证显示，运用该方法后，甲醇制芳烃产物中对二甲苯摩尔分数从12.73%大幅提升至43.99%，苯、甲苯等副产物含量显著下降。其中，苯的摩尔分数降低42.17%，甲苯降低80.71%，实现了目标产物的高效富集。该技术路径通过数学建模将复杂耦合问题转化为可量化求解的数学问题，为甲醇制对二甲苯工艺的优化升级提供了全新思路。
据悉，该研究得到山西省自然科学基金青年科学研究项目和太原理工大学校青年基金支持，其提出的多组分耦合方法不仅适用于甲醇制对二甲苯体系，还为同类化工反应系统的优化提供了可借鉴的技术框架，对推动化工产业绿色高效发展具有重要意义。
