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本发明公开了一种重油加氢反应系统及重油加氢方法。所述系统包括微混合区和重油加氢反应区,微混合区用于稀释油与氢气的混合得到携氢流体;重油加氢反应区内的催化剂床层上方设置携氢流体分布组件。重油加氢反应方法包括:(1)稀释油和部分氢气进入微通道组件内纤维丝间微通道,被纤维丝多次连续切割,形成携氢流体;(2)重油原料与部分氢气自反应器底部进入,混合物料自下而上进入,携氢流体自上而下进入催化剂床层,两股物料逆流接触并进行加氢反应。本发明提高了重油加氢的反应速率和转化深度,抑制催化剂表面积碳结焦,保证了重油加氢反应系统在低氢油比、高空速下长周期运行。