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本发明公开了一种重油临氢微波热解反应系统及方法，系统包括外筒体、内筒体、气体分布器和微波发生器，外筒体包括从下至上依次连接的下圆筒体、锥形体和上圆筒体，内筒体设置在下圆筒体内部且内筒体的顶端位于锥形体内，气体分布器设置在内筒体的底端内部，内筒体的底端侧面上设有过料孔，下圆筒体上设有隔离结构。方法为向内筒体中导入一定量的预热后的重油和催化剂，并向内筒体中导入氢气，可促进气‑液‑固三相在内筒体快速流态化以及液‑固两相在内外筒体构成的环隙间循环。本发明在通入氢气且微波氛围下的条件下，耦合微波的加热机理、重油与催化剂的微观混合作用和内筒体的液‑固循环混合的作用，获得了较高的加热、传质和反应效率。