本实用新型公开了一种用于烯烃分离系统的排放气回收综合利用装置，包括第一冷箱、第一气液分离罐、第二气液分离罐、膨胀压缩机膨胀端、膨胀压缩机增压端、第二冷箱、冷却器和干燥器；来自烯烃分离系统的混合气经第一冷箱换热后，进入第一气液分离罐进行气液分离，膨胀压缩机膨胀端使来自第一气液分离罐顶部的部分气相转换为液相，第二气液分离罐使来自膨胀压缩机膨胀端和第一气液分离罐底部的液相进行气液分离，并使分离的气、液相进入第一冷箱换热，换热的液相可回收，换热的气相经第二冷箱、膨胀压缩机增压端和冷却器后用于干燥器分子筛床层再生。本实用新型解决了富甲烷气代替氮气用于干燥器分子筛床层再生及回收混合气中的碳二、碳三的问题。