本发明属于控制或调节系统技术领域，公开了一种防止变换反应器飞温的多层级控制装置及方法，装置包括气液分离器、与气液分离器相连接的换热器、与换热器相连接的变换反应器、温度调节阀、未变换系统压力调节阀、变换系统压力调节阀、氮气进料调节阀、含氧量监测仪、温度监测仪和气液分离与蒸汽发生装置，温度调节阀安装在换热器的短接管线上，变换反应器的进口管线上设有事故氮气线，氮气线上设有氮气进料调节阀，变换反应器出口处设有温度监控仪，含氧量监测仪安装在合成气进入变换反应器前的管线上。本技术方案提供了自动的控制方法，避免工人操作的滞后效应，有效避免由于变换反应器飞温而导致的事故。
