本发明提供了一种用于非均相的反应系统及应用该系统的反应工艺，所述反应系统包括依次通过管道连接的混合装置、反应器和分离器，其中混合装置的进口通过管道连接原料罐；分离器与混合装置之间设有循环管道，该管道上设有循环泵，分离器与后序工序的反应装置通过管道连接；且混合装置为一过式。本系统可用于烯烃水合反应，可实现烯烃在催化剂催化下与水在高水油比，高转化率和选择性的发生加成反应，同时大大缩短了反应时间，有着很好的工业化前景。