冷凝是利用制冷技术将油气的热量置换出来，实现油气组分从气相到液相的直接转换。利用烃类物质在不同温度下的蒸汽压差异，通过降温使油气中一些烃类蒸汽压达到过饱和状态，过饱和蒸汽冷凝成液态，回收油气的方法。一般采用多级连续冷却方法降低油气的温度，使之凝聚为液体回收，根据挥发气的成分、要求的回收率及最后排放到大气中的尾气中有机化合物浓度限值，来确定冷凝装置的最低温度。一般按预冷、机械制冷等步骤来实现冷凝的目的。预冷阶段是为减少回收装置的运行能耗，将进入回收装置的气体温度从环境温度下降至5℃左右，使气体中大部分水汽凝结为水而去除水分。预冷后油气进入浅冷阶段，浅冷阶段可将气体温度冷却至-35℃左右，油气中70-80%的烃类组分能够液化。离开浅冷阶段后的油气进入深冷阶段，深冷阶段可把油气冷却至-70℃左右，可回收95%以上的油气。
-70℃冷凝后的余气，仍然含有少量烃类组分，不能够达到国家标准规定的排放限值。单纯采用冷凝方法处理油气要实现达标排放，需要降低到-110℃左右，且只增加回收3-4%的油气，却需要增加约30%的能耗，性价比极低。因此在-70℃之后的余气，采用变压吸附的工艺，引入至活性炭吸附装置进行吸附，进行富集提浓后再进行冷凝处理，实现尾气达标排放。当吸附器吸附饱和时使用真空泵对吸附器进行抽真空，降低吸附器内的压力，破坏吸附平衡，使吸附在吸附器中的油气被释放出，通过真空泵，送至冷凝工艺的最前端，进行再次冷凝液化回收。
现实中VOCs有机物气体排放有两种状态，一种是小流量高浓度(流量在2000m³/h以下，浓度在500g/m³以上)，一种是大流量低浓度(流量在2000--数万m³/h，浓度进油数g/m³或更低)。对前一种排放状态，采用“冷凝+吸附组合工艺”，先冷凝液化回收;对后一种排放状态，采用“吸附+冷凝组合工艺”，先用吸附剂将烃类组分富集，让大量空气排放，然后再将富集的烃类组分脱附，得到提浓的有机物气体，再进行冷凝液化回收。由于石油储运过程基本属于前一种排放状态和处理方法，即通常所说的油气回收，我们这里主要介绍“冷凝+吸附组合工艺”，这里的吸附工艺采用变压吸附脱附，因此，也称为“冷凝+变压吸附工艺”。