本发明提供了一种微波加热装置及其应用，所述装置包括：微波反应器；以及微波发生及传输装置，该微波发生及传输装置按微波传导顺序包括：微波源、环形器、水负载、定向耦合器、三销钉自动调节器以及波导，在波导段，采用矩形波导转化为同轴传输的形式，以一探针从微波反应器侧壁探入反应器中央，而将微波溃入反应器中。本发明的装置，反应器内微波分布均匀，且装置密封性好，可将本发明的装置切实应用于任何利用微波进行加热的反应，例如应用于连续式油品加氢脱硫，能够缓和工艺条件，有效提高油品脱硫率，改善炼油的经济性。