一种基于余热利用两相吸收剂的燃烧后CO2捕集设备，包括：吸收塔、相分离器、低温多效蒸馏反应器、贫富液换热器和再生塔，其中所述低温多效蒸馏反应器包括多个首尾相接的蒸馏反应器，每个蒸馏反应器均设有反应器入口、脱水出口、浓缩出口和冷凝出口，所述反应器入口接通相分离器的第二富液出口；所述贫富液换热器包括换热器入口、降温出口和升温出口，所述换热器入口连通最后一效蒸馏反应器的浓缩出口，所述降温出口、蒸馏反应器的脱水出口和相分离器的贫液出口汇通至A+B两相吸收剂入口。本实用新型能够大幅降低烟气CO2捕集的能耗，具有广阔的应用前景。