本发明涉及一种热泵精馏熔融结晶耦合生产碳酸二甲酯的装置及方法，该装置包括反应精馏塔、熔融结晶器、甲醇回收塔，原料及催化剂进入反应精馏塔生成碳酸二甲酯及副产物，副产物由塔釜采出进行收集处理，碳酸二甲酯和甲醇共沸体系由塔顶采出，进入熔融结晶器经熔融结晶分离获得高纯碳酸二甲酯产品，结晶母液进入甲醇回收塔进行分离回收甲醇。其中反应精馏塔和甲醇回收塔均配备热泵系统回收塔顶汽相热量用于塔釜再沸器的加热。本发明采用熔融结晶技术替代传统生产工艺中的萃取精馏、共沸精馏或加压精馏对碳酸二甲酯甲醇共沸体系进行分离，同时采用热泵系统对塔顶热量进行回收再利用，具有运行能耗低、产品纯度高、环保无污染等优点。