O princípio de projeto de equipamentos-de recuperação de petróleo e gás baseados em membrana depende das diferentes taxas de permeação de moléculas de gás através de membranas poliméricas; ao utilizar permeação seletiva para separar e recuperar misturas de petróleo e gás, o sistema alcança redução de emissões e reciclagem de recursos.
Os materiais da membrana exibem solubilidade e coeficientes de difusão distintos para diferentes moléculas de gás. Os compostos orgânicos voláteis (como os hidrocarbonetos) normalmente possuem maior solubilidade e difusividade dentro da membrana em comparação com os componentes do ar; conseqüentemente, impulsionados por gradientes de pressão ou concentração, os constituintes orgânicos da mistura de óleo e gás permeiam preferencialmente o material da membrana, efetuando assim a separação do gás.
Os projetos estruturais normalmente empregam módulos de membrana enrolada em-fibra oca ou em espiral-para maximizar a área efetiva da membrana e aumentar a eficiência da separação. Além disso, a otimização da espessura da camada da membrana e da estrutura dos poros equilibra a seletividade com o fluxo de gás, permitindo que o sistema alcance um processamento de alta{3}}eficiência em um espaço compacto.
Em termos de operação, o processo de separação geralmente é conduzido por um diferencial de pressão-criado por compressores ou bombas de vácuo através da membrana-que garante o fluxo contínuo de óleo e gás através dos módulos de membrana para separação. Os gases de hidrocarbonetos no lado da alimentação (retentado) são coletados e recuperados, enquanto o gás purificado no lado do permeado é descarregado ou submetido a tratamento adicional.
As unidades de separação de membrana normalmente são integradas a módulos de pré-tratamento, compressão e pós{1}}tratamento para evitar que névoas de óleo ou partículas comprometam o desempenho da membrana, bem como para melhorar a estabilidade geral do sistema e a vida útil, garantindo assim operações contínuas e eficientes de recuperação de petróleo e gás.