本发明涉及分离提纯技术领域，具体公开了一种多元醇酮残渣回收利用系统及方法。多元醇酮残渣回收利用系统包括杂苯层析器、苯汽提塔、聚结器及苯蒸馏三塔苯；所述杂苯层析器包括进口管道和隔板，所述隔板将多元醇酮残渣分割为两部分；所述苯汽提塔入口与所述杂苯层析器连接，将杂苯层析器分离出的水相溶液分离为己内酰胺水溶液和苯水蒸气；所述聚结器入口与所述杂苯层析器连接，出口分别与所述杂苯层析器和所述苯蒸馏三塔连接。通过对多元醇酮残渣里面的苯和己内酰胺的回收利用，解决了装置排放的危废产品，减少了现场操作周期。