循环流化床反应器凭借其处理量大、操作方便、可连续生产等优势在石油化工、环境保护、生物质加工等领域具有广泛的应用。提升管反应器作为催化裂化的核心装置,其内部气固流态化特性对目的产物的分布及收率具有重要的影响。为了研究循环流化床气固流动规律,本课题首先根据实验及教学需求,在特种实验楼搭建了一套大型的多功能循环流化床冷模实验平台。主要通过气量核算、压力平衡计算等对装置主要部分的结构尺寸进行设计,然后根据工艺需求及实验条件选取所需的流量计、压缩机等设备,并进行相应管路的铺设及连接。该实验平台包括两个独立运行的系统,一方面可以实现等径、扩径等不同结构提升管流态化实验的研究,另一方面可以实现循环湍动流化床流态化实验研究,并且通过改变操作气速,还可以用来研究鼓泡床、湍动床等不同床型气固流动行为。本论文首先在新建的冷模实验平台上对传统等径提升管进行研究,进一步明确了其内部存在的轴径向不均匀流动行为。然后,为了加强气固接触和改善流动结构,在前人研究的基础上提出了一种新型结构的扩径提升管反应器。结果表明,新型底部扩径提升管反应器颗粒浓度在轴向上仍呈现“上稀下浓”的分布形式,但底部区域的颗粒浓度显著提高。同时扩径结构可以使斜管下来的再生催化剂得到重新分配,加强气固两相的接触混合,使颗粒浓度径向分布更加均匀。除此之外,其特殊的结构可以保证较大的颗粒循环速率,从而维持了反应所需的大剂油比。循环湍动流化床作为一种新型流化床,其在循环流化床和湍动流化床的基础上取长补短,具有十分广阔的应用前景。本文在新设计的新型循环湍动流化床反应器上对其内部气固流动行为进行了初步的实验研究。结果显示:循环湍动流化床可以在保持高颗粒通量的前提下,有效提高床层的颗粒浓度,同时削弱了床层径向不均匀的“环-核”流动,改善了气固分离现象。通过颗粒浓度瞬时信号及概率密度分布,可以发现床层颗粒浓度波动信号始终保持在较高水平,不同位置均存在代表稀浓两相的双峰,同时,床层中存在的局部内循环进一步加强了气固接触,可以有效地提高床层的传质和传热效率。