本发明公开了一种HyCO合成气深冷分离和氢液化集成系统，属于制冷与低温工程技术领域。来自上游净化的HyCO合成气在预冷单元中预冷后进入HyCO分离单元中的精馏塔进行组分分离，分离后的CO复热后出冷箱作为CO产品气，氢气进入低温吸附单元进行纯化。纯化后的氢气在深冷单元利用氢克劳德循环进一步降温，经节流至液化温度后，气相氢和部分液氢复热后压缩再循环，剩余液氢进液氢储罐作为产品。该集成系统能实现HyCO合成气分离的同时生产仲氢含量不低于98％的液氢，适用于50～100吨液氢/天规模，系统比能耗不超过6.8kWh/kg液氢。该集成系统高效耦合了两个独立工艺，解决了HyCO深冷分离和氢液化能耗高的问题，大幅降低CO和液氢联产成本。