本发明提供一种轻烃回收系统，包括：脱乙烷塔，脱乙烷塔的顶部连接有第一液化回路；脱丁烷塔，脱丁烷塔的内部分隔出提馏段和精馏段，提馏段与脱乙烷塔的底部连通，精馏段的顶部设有第二液化回路，提馏段的底部设有第一回收管线；气相增压分配装置；其中，在提馏段和精馏段之间设有液相回流管线，待回收的轻烃原料进入脱乙烷塔后，气相通过第一液化回路液化后返回脱乙烷塔，液相通入提馏段，气相增压分配装置能够抽取提馏段中的气相进行增压并按预定比例分配至脱乙烷塔和精馏段，进入精馏段的气相通过第二液化回路液化后返回精馏段，并通过液相回流管线回流至提馏段，提馏段中的液相通过第一回收管线排出。本发明还提供了一种轻烃回收工艺。