本发明公开了一种直接利用高温焦炉荒煤气制取高纯氢的装置及方法,该装置包括焦油转换器、余热锅炉、喷淋塔、阵列式自热重整膜反应器、水汽转化器和变压吸附塔,焦油转换器包括一级空气喷嘴组、二级空气喷嘴组、反应腔和保温层,阵列式自热重整膜反应器包括燃烧加热室、烟气加热室、固定重整床、钯合金膜管、烟气导流管、连接盘管和集气联箱;本发明的装置能充分利用高温焦炉煤气携带的显热和富含的焦油,以较低的能耗高效制备高纯度H2,能耗低、效率高,在实现高纯氢的制取的同时又有利于CO2纯态分离,为焦炉煤气的零排放提供了一种解决有效途径。