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在萃取设备中,流体的停留时间分布直接关系到两相的传质效果,从而影响萃取效率。通过对停留时间分布及萃取塔结构进行分析研究,可以了解萃取塔内两相流体流动状况以及短路、沟流、以及循环流等非理想流动引起的轴向返混程度的大小,为萃取塔结构改进提供依据。本文对三类改进Scheibel萃取塔不同操作条件下的停留时间分布特征进行了研究,建立了描述停留时间分布特征的返混模型,并测定了连续相返混较小的改进Scheibel萃取塔Ⅲ的萃取效率。研究结果表明,返混模型相对于多釜串联模型,能更好的反映塔内真实流动状况；双参数返混模型综合考虑了级间返混和级内非理想流动,其拟合值比单参数返混模型更接近实验值,基本与实验数据相符,可用于改进Scheibel萃取塔停留时间分布拟合。不同结构萃取塔的研究结果表明,改进Scheibel萃取塔Ⅰ结构设计存在一定缺陷,连续相轴向返混严重,分散相轴向返混明显较小。改进Scheibel萃取塔Ⅱ、Ⅲ内部结构的重新设计在很大程度上抑制了连续相返混,在塔结构设计上提供了正确的改进方向。庚烷-水体系在改进Scheibel萃取塔Ⅱ、Ⅲ中连续相返混系数α明显小于改进Scheibel萃取塔Ⅰ,改进Scheibel萃取塔Ⅲ连续相返混系数a大多数操作条件下小于改进Scheibel萃取塔Ⅱ；辛醇-水体系在改进Scheibel萃取塔Ⅲ中连续相返混系数α明显小于改进Scheibel萃取塔Ⅱ,在低转速下,连续相返混可达到较小值。不同体系的研究结果表明,体系物性对连续相轴向返混和级内非理想流动的影响较大。连续相轴向返混程度随界面张力、连续相粘度的增加而减小。改进Scheibel萃取塔Ⅱ中,界面张力较低的辛醇-水体系,其浓度修正系数p均小于1,级内易形成循环流等非理想流动；界面张力较高的庚烷-水体系,其浓度修正系数β偏离1的程度较小,级内接近理想混合；连续相粘度较高的庚烷-60%wt甘油水溶液体系,其浓度修正系数β大多数操作条件下大于1,级内易形成短路、沟流等非理想流动。改进Scheibel萃取塔Ⅲ中,大多数操作条件下辛醇-水体系和庚烷-水体系的浓度修正系数p小于1,级内较易形成循环流等非理想流动,但庚烷-水体系偏离理想混合程度较小,级内接近理想混合,辛醇-水体系偏离理想混合程度较大。改进Scheibel萃取塔Ⅲ中丙醇庚烷溶液的萃取结果表明,萃取率得到明显提高,证明本文对Scheibel萃取塔的改进确实减小了返混对萃取的不利影响,提高了萃取效率。