本发明涉及环保节能技术领域，更具体地说，它涉及一种有机溶剂的提纯回收装置及其方法和应用，装置包括沿前后工序依次连接的原液槽、轻组分分离器、重组分分离器、第一中继槽、前段脱水膜装置、后段脱水膜装置、脱色装置、第二中继槽、深度提纯装置和成品槽，原液槽与轻组分分离器之间设置有第一过滤器，轻组分分离器连接有第一冷凝器，重组分分离器与第一中继槽之间设置有第二冷凝器，第一中继槽与前段脱水膜装置之间设置有预加热器，脱色装置与第二中继槽之间设置有第三冷凝器，深度提纯装置与成品槽之间设置有第二过滤器，本发明有效地将蒸馏法和脱水膜法结合利用，从而在降低成本和减少能耗的情况下保持较好的提纯回收效果。