油气回收是在成品油储、运、销环节，对汽油等轻质油蒸发的油气采取的回收利用和治理污染措施。
加油站油气回收可以分为一次、二次、三次回收，具体介绍如下：
1、一次油气回收
一次油气回收系统，是指油罐车在卸油时，加油站油罐内的油气回收到油罐车内，油罐车将油气再回收到油库内的过程。
这个过程也就是加油站在接卸汽油时，除了连接卸油管外，还要连接一条油气回收管，目的是卸油时，将油罐内的油气，收集到油罐车内。概括说就是是卸油油气回收。
二、二次油气回收
二次油气回收原理是利用加油枪上的特殊装置，将原本由汽车油箱逸散于空气中的油气经加油枪、真空泵回收至油罐内。
对应到现场，就是加油过程中，通过集气罩将油气回收，通过真空泵回收到油罐内。概括说就是加油油气回收。
三次油气回收是指油品储存过程中，对储油罐内呼出的油气进行处理，三次油气回收系统需安装在已经完成二次油气回收系统改造的加油站。
随着加油量增加油罐压力会不断上升。当汽油储罐压力升高到一定值时时，三次油气回收设备启动，以一定的流量从汽油储罐抽取汽油油气，转变为液态回到储油罐中，同时降低罐内压力。
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”。
1、吸收法：根据混合油气中各组分在吸收剂中的溶解度的大小，来进行油气和空气的分离。该法回收率低，排放很难达标，现在已经很少单独使用。
2、吸附法：利用活性炭或者其它孔隙率较大的物质作为吸附剂，由此达到使油气与空气分离的目的。由于填装技术、解吸技术以及活性炭本身质量等方面存在的诸多问题，活性炭使用寿命短。同时，吸附法油气回收装置的转动设备比较多，炭床需要进行频繁解吸，因此维修量大。当环境湿度过大时，其吸附能力会有一定程度的降低。
3、冷凝法：利用冷凝剂通过热交换器冷凝油气，大部分油蒸气会被冷凝成液态，而空气则可以通过通风口被排出，从而达到分离的目的。此法工艺简单、安全性能好、造价相对低廉、占地面积小、维护容易、运行费用小，回收的烃类液态不含杂质。
4、膜分离法：利用特殊高分子膜对烃类有优先透过性的特点，让油气和空气混合气在一定压力的推动下，使油气分子优先透过高分子膜，而空气组分则被截留排放，富集的油气传输回油罐或用其他方法液化。优点是技术先进，工艺相对简单;排放浓度低，回收率高。此法操作简单，适用范围广，不存在环境二次污染，但能耗高、价格高、投资大，经济性不高。