结构化多相反应器是一种过程强化的新型反应器,与传统的多相反应器如浆态床和滴流床等相比,具有压降低、传质速率高、比表面积大、易于放大等优点,在炼油、石油化工、生物和环境化工等领域具有良好的应用前景。因此,进一步研究结构化反应器是十分必要的。本文从单通道和整体床层两个尺度着手,拓展了测试方法,扩大了流型考察范围,系统研究了结构化反应器内流动和液相混合特性。首先,建立了双电导微探针测试方法和计算流体力学CFD模拟方法,从实验和理论两方而研究了单通道尺度Taylor流的流动特性。结果表明：双电导微探针是一种准确、便捷测量微通道内流动参数的方法,可扩展用于不透明结构化床层测量；在不同表观气、液速下测取了Taylor流型下单通道内流动参数(气含率、液栓长度,气栓速度等),并得到参数的关联式,预测精度良好；所建立的CFD模型可再现单通道内Taylor流的气液流动,模拟结果与实验结果吻合较好。其次,实验考察了单通道内的液相混合特性。采用示踪-响应法,利用电导探针获得浓度-时间曲线,引入轴向扩散模型,选用二次矩方法求解,研究Taylor流型下的平均停留时间和轴向扩散系数。结果表明：单通道内液相平均停留时间随表观气、液速的增大而减小；轴向扩散系数随表观气、液速的增大而增大,轴向混合加剧；同样,轴向扩散系数随毛细管数的增大而增大；建立的彼克莱数关联式能够预测实验结果,偏差在±20%以内。第三,建立了光纤探针测试方法,在工业实际应用的具有高气／液比的剧烈湍动(churn)流型下,考察了结构化床层内的气、液相分布及流动特性。结果表明：光纤探针是一种灵活、高效的测试方法,适用于不透明结构化床层,可同时获得单通道和整体床层两个尺度范围内的流动参数；单通道内液体随轴向分布均匀,而整体床层内不同径向位置液体分布不均匀,三种液体分布器中,列管式分布器分布性能最好；在剧烈湍动流型下,在不同表观气、液速下测取了单通道的流动参数(包括气含率,气栓速度,气栓长度等)以及参数在整体床层内的径向分布,并得到参数的关联式,预测精度良好；结构化反应器的放大效应较小,在±30%之内。最后,实验考察了结构化反应器床层内的液相混合特性。采用示踪-响应法,通过电导探头获得浓度-时间曲线,利用传递函数法求解轴向扩散模型,系统考察了在不同结构化催化剂胞密度下,不同液体分布器和不同催化剂填装方式对结构化反应器液相混合程度的影响。结果表明：对以喷嘴和玻璃珠静态分布器为液体分布器的整体式和分段式结构化多相反应器,液相平均停留时间基本上都是随表观气、液速的增大而减小,但对分段式结构化多相反应器,在较大的表观气速下,平均停留时间随表观气速的变化有趋于平缓,表观液速是平均停留时间主要影响因素。以喷嘴为液体分布器的结构化多相反应器内的轴向扩散程度比以玻璃珠静态分布器为液体分布器的结构化多相反应器内的轴向扩散程度要小。在结构化多相反应器内设置多重分布段可减小轴向扩散。建立的彼克莱数关联式能够预测实验结果,偏差在±30%之内。