本文系统研究了喷雾塔中氢蒽醌料液氧化生成双氧水的氧化过程以及金属丝网球形填料塔中的双氧水并流萃取过程。在此基础上，开发了一种蒽醌法生产双氧水氧化和萃取过程耦合的创新技术方案，即:反应气体（空气）、反应料液以及萃取剂以喷雾方式从塔顶进入，在塔内以并流方式向塔下部流动，经过空塔氧化段和填料层萃取段，从塔底流出。证明了喷雾氧化过程和填料萃取过程可以耦合在一个塔设备中，作为葸醌法生产双氧水的反应-分离集成耦合过程的高效节能装备系统应用于生产。　　本论文结合双氧水实际工业生产工艺，在喷雾氧化塔中对喷雾氧化过程进行了研究。详细考察了气体扰动反应液体雾化过程中操作温度、气相表观流量、液相表观流量、喷雾反应容积对氧化过程的影响。在装填球形金属丝网填料(SMMP)的填料氧化塔中对填料氧化过程进行了研究，考察了填料直径、填料层高度和填料塔直径对氧化过程的影响。实验结果表明:在喷雾塔中，氢蒽醌氧化效率随着气体表观流量的增加而提高，随液体表观流量的增加而降低，在蒽醌氢化液表观流量为50 mL/min、空气表观气量为20.0 L/min时，氢蒽醌单次氧化效率最高可达1.85 g/L;在填料塔中，大直径球形填料对氧化过程促进作用优于小直径球形填料。　　球形填料萃取实验证明了球形填料塔并流萃取适用于蒽醌工作液-双氧水-水萃取体系。利用球形填料进行并流膜膜萃取，可显著提高液-液接触面积和萃取效率。填料萃取塔萃取效率远高于同等条件下的喷雾萃取塔，在油水相比50:1的条件下，球形填料塔萃取效率是喷雾塔萃取效率的5倍。　　在蒽醌法生产双氧水氧化-萃取耦合过程的研究中，考察了萃取剂分散程度、不同填料以及填料层高度对氢葸醌氧化反应和双氧水萃取的影响。结果表明:双氧水萃取剂在塔内雾化分散不利于氢葸醌氧化过程，但可以提高双氧水萃取效率;基于大直径球形填料加工成本低，对氧化过程促进优于小直径填料，在蒽醌法生产双氧水氧化和萃取集成工业放大实验中，优选直径40 mm的球形填料。　　本论文成果为进一步利用高效雾化及球形填料表面并流萃取新技术实现反应和分离过程强化及装备耦合奠定了研究基础。论文所总结的规律，对于后续研究开发具有重要的指导意义。开发的反应-分离一体化装备具有普遍推广应用的价值。