一种提高环己酮肟质量和收率的生产工艺以及设备系统。本发明生产工艺采用特定的直接氨肟化的反应条件，结合二次肟化反应，在不提高双氧水消耗量前提下，有效提高环己酮的肟化转化率，进而提高了环己酮肟收率和质量。本发明设备系统，包括依次通过管线连通的直接氨肟化反应器、膜分离器、有机溶剂萃取塔和二次肟化反应器。本发明生产工艺以及设备系统结构简单，操作运行安全，能够高收率的制备高质量环己酮肟。