本发明公开了一种低浓度乙醇分离装置包括再沸器、分离膜、乙醇储罐以及热泵，再沸器的残液出料口与所述分离膜的热侧底部连通，分离膜的热侧顶部与再沸器的残液入料口连通，分离膜的冷侧上部与乙醇储罐底部连通，分离膜的冷侧下部与热泵物料进口连通，热泵的物料出口与乙醇储罐顶部，热泵的换热介质出口与再沸器的换热介质入口连通，再沸器的换热介质出口与热泵的换热介质入口连通。同时，分离方法充分利用了釜残具有较大热量同时含有有较低浓度的乙醇，通过PDMS渗透汽化膜将低浓度乙醇进一步提浓，同时能回收这些乙醇的热量，节能环保、绿色高效。