بهینه سازی انرژی برای رشد پایدار صنعت و کاهش اثرات زیست محیطی امری حیاتی است. مصرف انرژی توسط بخش صنعتی بیش از نیمی از کل مصرف انرژی جهانی را تشکیل می دهد. پیشرفت در زمینه سنتز مواد غشایی با گزینش پذیری بالا، این فناوری را قادر ساخته است که انرژی کارآمدتری داشته باشد. از این رو، غشاهای با گزینش پذیری بالا به طور فزاینده ای جایگزین فرآیندهای جداسازی متداول با مصرف انرژی بالا مانند واحدهای تقطیر و جذب می شوند. علاوه بر این، این فناوری ویژگی‌های ویژه‌تری را ارائه می‌کند و کاربرد کوچک آن باعث می‌شود که فناوری غشاء برای عملیات های پلت فرم مانند غنی‌سازی نیتروژن برای سایت‌های دریایی نفت و گاز مناسب باشد. علاوه بر این، هزینه های تعمیر و نگهداری کم آن، امکان استفاده از این فناوری را در عملیات از راه دور فراهم می کند. این پایان نامه به جنبه های فنی-مهندسی فناوری غشاء می پردازد و مدل سازی، شبیه سازی و بهینه سازی غشاها را به عنوان یک عملیات واحد در یک سیستم هیبریدی پوشش می دهد. تجزیه و تحلیل‌های پارامتری مختلف نشان داد که تنها پارامترهای انتخاب غشاء و نسبت فشار گذرنده، توانایی یک غشا را برای انجام یک وظیفه جداسازی مشخص تعریف می‌کنند. علاوه بر این، مشخص شد که انتخاب غشاء و نسبت فشار، حداقل مقداری را نشان می‌دهند که تنها با ترکیب خوراک، خلوص محصول و نسبت بازیابی تعریف می‌شود. این یافته‌ها برای توسعه همبستگی‌های تجربی ساده و دقیق برای پیش‌بینی رفتار دستیابی در غشاهای واقعی مورد استفاده قرار گرفتند، که مطابقت خوبی با نتایج تجربی و شبیه‌سازی برای کاربردهای مختلف نشان داد. علاوه بر این، دستیابی به امیدوارکننده ترین سیستم های غشایی دو و سه مرحله ای با در نظر گرفتن فرض کاملاً مخلوط مورد بحث قرار گرفت. همان رفتارهایی که دستیابی تک مرحله ای را توصیف می کنند برای چند مرحله نیز شناخته می شوند. مطالعه اقتصادی فرآیند غشای چند مرحله‌ای برای جداسازی پروپیلن/پروپان، این فناوری را به‌عنوان یک جایگزین بالقوه برای فرآیند تقطیر معمولی، حتی در عملکرد غشاء موجود، اما مشروط به قیمت غشاء کم تا متوسط و دوام کافی، شناسایی می‌کند.
