本文以煤油—苯甲酸水溶液为冷模实验体系，采用顺重力两相并流的形式，考察了两相流量比、金属丝填充密度对纤维膜萃取分离器内两相流动传质性能的影响；并对不同操作工况下，两相流体在萃取分离器中混合均匀程度进行了较为详尽地考察。 实验结果表明：在纤维膜萃取分离器中，传质两相接触均匀；两相流量比和金属丝填充密度对设备的流动、传质性能的影响较为明显，并且存在一个最优值。 在上述冷模实验结果的指导下设计了一套处理量为1万吨/年的汽油脱硫醇纤维膜萃取分离器小型工业侧线实验装置，在中石化荆门石化分公司第二套催化装置上进行工业侧线实验。工业侧线实验分别选取“小加氢汽油”、稳定汽油、预碱洗汽油三种样品考察装置的脱硫效率，测量精制前后汽油中硫醇的含量。实验结果表明：与传统设备相比，一方面，该设备脱硫醇效率较高，最高可达到97.8％；另一方面，即使在保持脱硫醇效率相当的情况下，纤维膜萃取分离装置的碱耗等经济指标大大优于传统装置。 在对冷模实验和工业侧线实验的实验结果综合分析的基础上，采用数值模拟和实验数据分析相结合的方法确定了纤维膜萃取分离器装置的设计基本准则。