本发明涉及一种双塔式压缩空气深冷干燥装置，包括预冷塔和深冷塔，所述预冷塔为一种列管式双回路热交换器，压缩空气由底部引入，经列管中心通道到达塔顶，再经上盖连通管到达深冷塔塔顶；所述深冷塔为一种列管式单回路热交换器，塔顶空气经列管中心通道，到达塔底扩散，再由列管外围上升到塔身上部接口引出；所述塔体连通管将深冷塔塔身上部空气引入预冷塔塔身上部，沿列管外围往下流动，从塔身下部接口引出。本发明通过压缩空气在双塔流动过程中温度经历由高到低，再由低到高的自身热交换，降温过程中水蒸汽凝结或凝华，再融化排出。结构简单，故障率低，无压损，能耗小，脱水能力强，后级空气露点低，确保了后级气包无冷凝水析出隐患。