本发明公开一种MTO再生烟气中二氧化碳的捕集装置，包括从上而下依次设置在壳体中的换热区、除尘脱碳区和集尘区；所述换热区的上部设置有再生烟气的进气口，下部设置有再生烟气的连通管与所述除尘脱碳区连通；所述除尘脱碳区分为粗气区和净气区，所述粗气区的下部为进气室，所述进气室的上方设置有气体再分布器，所述气体再分布器设置有气体再分布口，所述气体再分布器的上方设置有陶瓷膜管；所述净气区中设置有文丘里管，所述陶瓷膜管为多管分布在所述文丘里管的下方；所述集尘区设置有集灰斗、卸灰阀和卸灰口，所述集灰斗设置在所述进气室的下方。本发明装置能够实现除尘和脱碳的双重效果，工艺简单，布置紧凑，占地面积小。