本发明公开了一种工业对特辛基苯酚合成反应多组分预测模型的分步建模方法。该方法基于主要组分的反应过程：第一步，根据各组分物料平衡原则建立预测模型，以生产数据为样本，包括进料流量、出料流量、反应温度、反应物体积、以及需要预测的组分浓度，利用二级差分进化算法搜索模型中未知的最优反应级数与反应速率常数；第二步，考虑分段投入的催化剂活性影响，建立反应速率常数与温度、催化剂活性的关联模型，以第一步得到的反应速率常数为样本求解关联模型的参数，从而建立多组分预测模型。本发明建立的多组分预测模型具有良好的预测精度，完全能满足工业装置应用需求，具有很高的工业应用价值。