针对应用广泛的简单多级环流反应器,研究了级间隙高度和表观气速对其混合和传质特性的影响规律。首次发现简单多级环流反应器的各级存在着非正常流动、过渡流动及正常流动三个典型流动状态,且流动状态的转变存在着受级间隙高度影响的两个临界表观气速,并提出了相应的预测模型。研究结果表明:级间隙高度越大,多级环流反应器内形成正常流型所需的表观气速越大;各级上升管和降液管的气含率会增高,且相同条件下第三级气含率最大,第二级次之,第一级气含率最小;各级的循环液速会增大,且第一级循环液速最大,第二级次之,第三级最小;混合时间会减小,而传质系数会增大。此外,本文还以平均浓度分别为1%、1.5%、2%的棕刚玉砂浆态体系为例进行了实验研究,考察了棕刚玉砂子浓度和表观气速对多级环流反应器内混合和传质的影响规律。研究发现:反应器内仍存在着非正常流动、过渡流动及正常流动三种流型,且只有在正常流动状态下棕刚玉才能循环起来(底部无砂粒的沉积),其他两种状态下反应器底部会沉积砂粒。随着砂子浓度的增加,反应器形成正常流动状态的临界表观气速也会随着增加,反应器各级上升管和下降管的气含率都会降低,循环液速降低,体积传质系数降低,混合时间变长。在砂子浓度和表观气速相同的情况下,气含率第三级最大,第二级次之,第一级最小;循环液速第三级最大,第二级次之,第一级最小。因此,本实验研究可为工业上多级环流反应器的科学设计、放大和操作提供重要指导,具有重要的科研和应用价值。