萃取是实验室中用来提纯和纯化化合物的手段之一,一直是化学工程领域重点研究内容。常用的萃取方法常常需要使用大量的有机溶剂,对人体造成严重危害,造成了大量的浪费同时萃取物中还会残留有大量的有机溶剂,萃取过程中也有可能由于化学反应导致溶质变质。超临界萃取利用超临界流体对有机溶剂很高的溶解性,不需要使用有机溶剂,溶液中有机溶剂残留率低,已经广泛应用于萃取操作中。研究超临界萃取过程中的相态变化和速度矢量场信息有助于认识、掌握萃取机理和萃取效果,可为超临界萃取的CFD模拟研究提供理论基础和依据。基于此,本论文的主要研究内容如下:（1）由可视化现象研究可知未达到超临界条件时,CO₂/乙酸乙酯/水体系有明显的相界面。当压力达到9 MPa后相界面变模糊,有机溶剂体积增大。界面存在较大传质阻力,导致萃取效率很低;有机溶剂发生溶胀作用。（2）利用单因素实验,研究温度、压力和萃取时间对乙酸乙酯、二氯甲烷、丙酮三种有机溶剂的萃取效率。无曝气时CO₂在有表面活性剂和无表面活性剂时对有机溶剂萃取效率都很低（<15%）,且有表面活性剂时萃取效率小于无表面活性剂时的萃取效率。（3）在曝气情况下乙酸乙酯、丙酮与二氯甲烷的萃取效率明显升高,达到90%左右。利用响应面分析法分析各影响因素之间的相互作用,得到最佳工艺参数为:萃取温度42.4℃,萃取压力9.09 MPa,萃取时间14.59 min,此时萃取效率为97.5%,经实验验证此条件下萃取效率为94.3%。（4）PIV和CFD模拟结果表明流场强化对萃取效果有直接影响,视窗区域存在两个大小不同的旋涡。30 min以后釜内乙酸乙酯仍然剩余10%,需多次通入超临界CO₂才能将有机溶剂彻底置换,因此提出了一种超临界萃取的改进方法,即二次萃取,新方法萃取效率大于95%,并且温度、压力等操作参数对二次萃取的影响不大。