本实用新型公开了一种冷干气循环回收乙烷装置，包括冷箱、低温分离器、脱甲烷塔和膨胀机，所述冷箱与天然气进气管道和低温分离器连接，所述低温分离器的底部液相出口与脱甲烷塔连接，所述低温分离器的顶部气相出口与膨胀机连接，经膨胀后的气相通过管道与脱甲烷塔连接，所述脱甲烷塔的顶部气相出口分为两路。本实用新型通过利用膨胀机增压端将脱甲烷塔顶部出口一部分低温干气增压，经冷凝后作为脱甲烷塔顶部回流，并采用混合冷剂制冷循环为系统提供冷量，大大提高了乙烷回收率，有效降低了脱甲烷塔顶出口气相中乙烷含量，乙烷回收率≥99mol％。本实用新型是一种回收乙烷及液化石油气等组分的工艺，适用于天然气、煤层气、焦炉煤气等烃类混合物的一种或多种。