本申请公开了一种循环式微通道氯化反应装置，包括微反应器、反应液储罐和余氯回收系统，微反应器的进液口与反应原料液储罐由管路连接，微反应器的进气管分为两路，一路通入氯气原料，另一路通入由余氯回收系统回收得到的氯气；微反应器的出液口与反应液储罐顶部的进液口由管路连接，微反应器内的气液混合产物通入到反应液储罐内进行气液分离，气液分离得到液体产物和含副产氯化氢及未反应完全氯气的气体产物，反应液储罐底部的出液口排出液体产物，反应液储罐顶部的出气口排出气体产物，气体产物通过余氯回收系统进行氯气回收。本申请的工艺装置实现了微通道反应用于氯化反应中未反应完全的剩余氯气的有效回收套用，可有效提高原料氯化收率。