一种带换热器的催化反应装置，其由催化反应器装在换热器内腔中组成，催化反应器由催化剂组件和铜管构成，催化剂放置在两个锥形穿孔板组成的空腔中组成一个催化剂组件，数个组件间隔一定距离放置在铜管之中，铜管的一端为进气口，一端为出气口，均伸出于换热器之外，催化剂组件锥尖朝向出气方向。进一步还提出一种利用以上催化反应装置形成的催化燃烧处理系统，其由带换热器的催化反应装置、换热器、预热器、数个流量控制阀，温度控制系统和连接管道组成。以上装置及系统结构简单，操作方便，可以适应变浓度的油气催化燃烧，自动抑制飞温，防止催化剂烧结。