本发明属于气体吸附技术领域，公开了一种双层冷却气体吸收装置及气体吸收方法，双层冷却气体吸收装置由填料1仓、填料2仓、冷却层和筛管组成。填料1仓与填料2仓通过法兰盘上的螺栓连接，填料2仓下部为冷却层，冷却层内贯穿有筛管，冷却层内装有冷却剂，外部可通过进、出液口与循环泵、冷却池等装置相连，形成冷却循环系统，实现高效冷却效果。本发明中的冷却层可以在气体净化过程中，对反应气体降温，避免温度太高而引发安全事故；相对传统的气体吸附装置，该装置可装纳两种不同的填料，两层填料仓按照预定的吸附顺序同时工作，能够更高效、充分地吸收气体，且相互分离不造成影响，换料更加方便快捷。