本发明公开了一种低工作温度催化脱氧反应装置及利用该装置进行催化脱氧方法,其中,低工作温度催化脱氧反应装置包括氧化催化床、原料气管道和并联设置的两个支路,每个支路分别包括依次通过管道串接的第一加热器、吸附床、换热器、第二加热器、热解催化床,两个支路中第一加热器前的管道与原料气管道连接,两个支路中热解催化床的出口与氧化催化床并联,氧化催化床的出口处连接有两个分别通入到两个支路的换热器中的再加热管道,两个再加热管道上分别设有阀门,两个换热器的出口处连接有净化气管道。本发明使得整个催化脱氧反应装置的工作在150~200℃温度下即可正常进行,所以就能大大降低输入热量,减少运行成本。