对二甲苯是一种重要的有机化工原料，主要用于生产对二苯甲酸(PTA)、对苯二甲酸二甲酯(DMT)和对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，进而生产聚对苯二甲酸酯(涤纶)，还可用作溶剂以及医药、香料、油墨等行业的生产原料。目前我国已经成为世界上生产和消费对二甲苯的第一大国，最初，对二甲苯是从石脑油催化重整获得的石油芳烃中提取得到的，后来随着石油化工和煤炭焦化行业的发展，芳烃转化成为制备对二甲苯最直接最有效的生产手段。工业上通常以甲苯和C9芳烃为原料，采用甲苯歧化和烷基转移、二甲苯异构化、甲苯一甲醇烷基化以及吸附分离等工艺生产对二甲苯。
二甲苯异构化工艺是以不含对二甲苯的C8芳烃为原料，在催化剂的作用下发生异构反应使混合C8芳烃中的对二甲苯浓度达到平衡浓度，从而提高对二甲苯产量。二甲苯异构化技术工业化的约有10种，在芳烃生产上比较有竞争力的主要有UOP公司的Isomer工艺，Axens公司的Octafining工艺以及美国Mobil公司的MHAⅠ工艺。
Isomar工艺使用双功能催化剂（MgAPSO/ZSM-5）将乙苯临氢异构成二甲苯，克服了一带催化剂带来的腐蚀问题。中国石油辽阳石化分公司二期芳烃联合装置即采用该工艺。Axens公司的Octafining工艺采用乙苯异构化催化剂，可使对二甲苯产率由88%提高到92%，对二甲苯单程产率损失比常规催化剂减少40%～50%，活性提高20%～30%，高活性使其在缓和的条件采用较高的空速。该工艺适用于高乙苯含量的进料。2001年Mobil公司向市场推出的最大化生产二甲苯的XyMax工艺，对二甲苯的浓度高于平衡值，且原料中乙苯和非芳烃也可分别转化为苯和低碳烷烃。乙苯的转化率可高达60%～80%。

图1为甲苯经歧化、异构化处理制取对二甲苯的化学反应方程式。

对二甲苯可用于生产对苯二甲酸，进而生产对苯二甲酸乙二醇酯、丁二醇酯等聚酯树脂。聚酯树脂是生产涤纶纤维、聚酯薄片，聚酯中空容器的原料。

无色液体，在低温下结晶。 可与乙醇、乙醚、苯、丙酮混溶，不溶于水。用作生产聚酯纤维和树脂、涂料、染料及农药的原料用作色谱分析标准物质和溶剂，也用于有机合成用于橡胶、油漆的溶剂及航空动力燃料的添加剂用于生产对苯二甲酸，进而生产对苯二甲酸乙二醇酯、丁二醇酯等聚酯树脂。聚酯树脂是生产涤纶纤维、聚酯薄片，聚酯中空容器的原料。绦纶纤维是我国目前第一大合成纤维。也用作涂料、染料和农药等的原料。溶剂。有机合成。气相色谱分析标准。1.石油二甲苯、煤焦油二甲苯中，都含有相当量的对二甲苯。由于对、间二甲苯的沸点差只有0.75℃，故不能采用精馏分离法，目前国内外研究发展的方法是低温结晶分离法、吸附分离法和络合分离法。低温结晶分离法利用二甲苯异构体的熔点差异进行分离，主要方法为深冷分步结晶，工艺技术成熟，目前在二甲苯分离中占优势。但此法设备庞大，对二甲苯受共熔点的限制，回收率低，只有60-70%。吸附分离法是70年代发展的新方法，此法比深冷结晶法投资少，生产总成本低，对二甲苯收率高，纯度也高，有可能取代深冷结晶法。2.原料甲苯在烷基转移反应器中，进行烷基转移反应，生成二甲苯和苯。混合二甲苯在异构化反应器中，使部分间二甲苯异构化生成对二甲苯，反应物在稳定塔中除去轻馏分后与烷基转移工段来的二甲苯混合进入脱C9馏分塔，在塔顶获得对二甲苯含量较高的混合二甲苯，塔釜为C9以上组分。从稳定塔塔顶得到的混合二甲苯进入吸附分离工段，采用非分子筛型固体吸附剂吸附对二甲苯，解吸得纯度高达99.9%的对二甲苯产品，同时副产间二甲苯。此外，还有氟化氢-三氟化硼抽提法。易燃液体中毒口服- 大鼠 LD50: 5000 毫克/ 公斤; 腹注- 小鼠 LD50: 2110 毫克/ 公斤与空气混合可爆明火、受热、氧化剂可燃;燃烧排放刺激烟雾库房通风低温干燥; 轻装轻卸、与氧化剂和酸类分开存放雾状水、泡沫、砂土、二氧化碳、1211灭火剂TLV-TWA 100 PPM (440 毫克/ 立方米); STEL 150 PPM(655 毫克/ 立方米)