本发明涉及聚异丁烯生产应用技术领域，具体为一种中分子聚异丁烯尾气回收分离利用装置。包括升膜蒸发器和降膜蒸发器，所述升膜蒸发器的尾气口和降膜蒸发器的尾气口均连通在闪蒸罐上，所述闪蒸罐的排气口连通有异丁烯压缩机，所述异丁烯压缩机的排气口连通有脱异丁烯塔，所述脱异丁烯塔的排气口连通有第一换热器，所述第一换热器的出口连通有回流罐，所述回流罐连通有异丁烯罐区，本发明利用碳四与碳六组分之间沸点的不同，对两种物质进行分离，使己烷和异丁烯分离比较彻底，纯度高，且使循环溶剂中异丁烯含量显著降低，使用回收料反应时进料量不会波动，反应容易控制，达到提升聚异丁烯产品质量、保证产品一致性、减少深冷器使用量的目的。