本发明公开了一种天然气冷冻脱水装置，包括第一冷凝罐（1）、第二冷凝罐（2）以及顺次连接的露点仪（3）、电磁阀（4）、干燥过滤器（5）、板翅式换热器（6）、气液分离器（7）；板翅式换热器（6）内且由上往下顺次设置有第一级制冷部分和第二级制冷部分；冷凝罐内设置有多根竖向分布的换热管，冷凝罐的壳体内开设有冷凝介质流道，阀门N与阀门M连接且连接节点处顺次连接有热箱（13）、热泵（14）和蒸发器（15），阀门B与阀门A连接且连接节点处顺次连接有冷箱（16）、冷泵（17）和冷凝器（18）。本发明的有益效果是：结构紧凑、脱水效率高、避免翅片发生结冰、节约成本。