本发明提供了一种膜蒸馏装置，包括：第一进水管；料液罐的进口与第一进水管连接；换热器组件的进口和主出口均连接在第一进水管上；膜组件的进口通过第二进水管与料液罐的出口连接；第一相变储热结构的进口通过第三进水管与膜组件的出口连接；第二相变储热结构的进口通过第四进水管与膜组件的出口连接；第一回流管路连接在第一相变储热结构的出口和换热器组件的进口之间，第二回流管路连接在第二相变储热结构的出口和换热器组件的进口之间；出水管与第一馏分罐的出口连接。本申请的技术方案有效地解决了相关技术中的膜蒸馏的过程需要大量冷却剂进而导致能源消耗过大的问题。