本发明提供了一种富乙烯气制乙苯的闪蒸分离装置及其分离方法,属于属于烃类裂解装置下游的富乙烯气与苯烷基化生产乙苯的技术领域。本分离装置经过上游预处理的原料气,溶解于原料苯后进入烷基化反应器;烷基化反应产物首先进入多级闪蒸系统,经过一级或多级闪蒸后,液相物料进入苯塔进行分离,气相物料进入脱轻组分塔脱除轻组分;苯塔塔底物料进入乙苯塔进一步分离,乙苯塔塔底物料进入多乙苯塔进一步分离,多乙苯塔塔顶为循环多乙苯产品,塔底物料为乙苯单元残油。与传统分离方法相比,本发明中取消了脱乙烷塔,改为多级闪蒸系统,具有设备投资小、装置能耗低等优势。