本实用新型提供了一种汽油无碱脱臭尾气膜处理装置，其油气进气管路由管路依次串接进气管路阻火器、进气阀门、过滤器、膜分离器、真空泵，烃类浓度分析仪、尾气阀门、尾气管路阻火器和尾气管路；膜分离器由管路依次串接真空泵、旁路阀、止回阀和富油气输出管路；压缩机与旁路阀并联，真空泵与真空泵电机连接。膜分离器内装有膜组件；烃类浓度分析仪的控制器与真空泵电机的变频器形成控制回路。本实用新型回收处理在常温下操作，处理后的油气浓度小于25g/m³，处于爆炸浓度下限以下，处理安全性高；通过调节真空泵的转速控制油气浓度和增减膜组件来适应进气量的变化，操作可控性高；装置阀门少、无切换阀门等易损件，故障率低，设备可靠性高。