本发明属于纺织品染整技术领域，具体的涉及一种纤维素纤维段染筒子纱的加工装置及其生产方法。加工装置包括由上向下依次设置的与筒子纱相连的驱动装置、托纱辊和染色液供给单元；筒子纱与托纱辊抵接，托纱辊与染色液供给单元抵接。本发明所述的纤维素纤维段染筒子纱的生产方法，包括染液的配制、筒子纱的预处理、筒子纱的段染和后处理四个步骤。本发明在筒纱侧面借助于有机溶剂/水染色液体系实现纱线段染，筒纱段染的颜色及长度分别根据触笔的数目及触笔的形状而确定；本发明方法生产操作简单、加工流程短且染色过程绿色环保、无需加盐促染。