将基元反应动力学用于部分氧化过程的研究，实现了上百个自由基物种和近千个化学反应间强耦合行为的定量计算，对自燃诱导时间和化学反应行为进行可靠预测（Combustion Sci. Technol., 2017, 189: 908-922）。进一步将基元反应动力学和CFD模型双向耦合，同时考虑流动、混合、传热和化学反应之间复杂的相互影响，建立了部分氧化过程的反应器模型（Chem. Eng. Sci., 2016, 142: 126-136）。该模型对部分氧化过程的快速混合和毫秒反应行为预测准确性高，可用于指导操作条件优化和反应器放大。进一步将该模型拓展到其它低碳烷烃转化体系，研究结果对于开发页岩气等非常规天然气资源、炼厂干气等低碳烷烃资源的高附加利用技术具有重要指导意义。
基元反应动力学反应路径分析（左）；CFD耦合基元反应动力学模拟（右）
通过对现有部分氧化反应过程进行机理性分析和定量模拟，揭示了现有工艺乙炔收率偏低的原因，并提出将燃烧反应与热裂解反应解耦的新工艺，可显著提高乙炔收率，为新工艺开发指明了方向（Ind. Eng. Chem. Res., 2016, 55: 8383-8394）。采用该新工艺，以乙烷为原料可获大于70%的乙烯和乙炔联合收率（Chem. Eng. Process., 2017, 122: 447-459; 2019, 145:: 107646）。基于大量的实验和模拟研究，提出将部分氧化技术用于页岩气、煤层气、油田气和炼厂气资源的高效利用，进一步拓展该技术的应用范围（Ind. Eng. Chem. Res., 2017, 56: 5174-5184）。