本实用新型公开了一种热泵精馏与渗透汽化耦合的有机溶剂脱水装置，本实用新型的装置包括依次连接的精馏塔、气液分离器、热泵和渗透汽化系统。在渗透汽化系统内设置有渗透汽化膜，还包括与渗透汽化系统连通的水蒸汽冷凝回收单元和有机溶剂冷凝回收单元。本实用新型的装置还包括与水蒸汽冷凝回收单元连通的抽真空系统和与精馏塔相连通的回流再沸器，经热泵压缩后的混合蒸汽的一部分流入回流再沸器，并为精馏塔提供部分热源。本实用新型还包括出料再沸器，有机溶剂冷凝回收单元与出料再沸器相连通，因而，将对有机溶剂冷凝过程释放的热能作为精馏塔的热源。利用本实用新型的装置能有效节约对有机溶剂进行脱水处理的能耗，且投资成本相对较低。