对二甲苯(PX)作为重要的化工原料，是生产对苯二甲酸的主要原料，也是重要的有机溶剂，广泛应用于染料、农药、涂料、油墨等行业。目前对二甲苯生产工艺有甲苯歧化、甲苯甲醇烷基化以及苯甲醇烷基化等，其产品均为邻、间、对二甲苯等物质的混合物，三者沸点十分接近，通过精馏分离获得高纯对二甲苯困难，因此需要开发低成本高效的对二甲苯分离技术。本文采用熔融结晶法分离提纯含有高浓度对二甲苯的混二甲苯原料（质量分数75％），实验考察熔融结晶过程工艺参数对熔融结晶过程影响，建立晶层生长动力学模型，优化生产工艺，为进一步工业放大和过程设计奠定基础。　　针对混二甲苯降膜结晶分离纯化对二甲苯过程，考察挂膜、进料速度、原料预冷温度、结晶温度、降温速率等条件对晶层生长过程的影响，以及升温速率、发汗终温对晶层纯化过程的影响，确定了晶层生长与纯化工艺条件，分离得到了纯度高于99.50％的对二甲苯产品。以多孔介质分形理论为基础，建立了降膜晶层生长动力学模型，得到了晶体生长速率、液相夹带速率与晶层生长速率方程，模型相关性好。　　针对降膜结晶产生的母液，采用静态熔融结晶，将母液提浓。优化传统静态熔融结晶过程，考察熔融液循环对结晶过程影响。结果表明:熔融液循环可增加晶层中对二甲苯含量，有效提高对二甲苯回收率。在此基础上，考察循环速度、结晶时间、结晶温度和预冷温度对母液静态熔融结晶过程的影响，确定了静态熔融结晶回收对二甲苯母液工艺条件，通过优化的工艺条件，母液回收的对二甲苯含量达到75％，可以用作原料，剩余母液温度较低，可作冷却介质回收热量，再作副产物出售。论文还对年产10万吨对二甲苯的熔融结晶分离提纯工艺进行概念设计，可为降膜结晶器的设计提供数据基础。