本实用新型涉及气体膜分离技术领域，具体为一种气体膜分离装置膨胀机节能系统。所述的气体膜分离装置膨胀机节能系统，包括原料气压缩机，原料气压缩机通过原料气压缩机出口管道与膨胀机出口交互式换热器相连，膨胀机出口交互式换热器通过原料气冷却器入口管道与原料气冷却器相连，原料气冷却器通过膜分离装置入口管道与膜分离装置相连，膜分离装置通过膨胀机入口管道与膨胀机相连，膨胀机通过膨胀机出口管道与膨胀机出口交互式换热器相连。本系统利用膨胀机对膜分离装置的非渗透气进行减压，实现膨胀机的发电功能，并利用减压后的非渗透气对加压后的原料气进行冷却，实现对能量的充分利用。