石油炼制中，重油轻质化基本原理是通过改变油品的相对分子质量和氢碳比来实现的，而改变相对分子质量和氢碳比往往是同时进行的。改变油品的氢碳比有两条途径，一种是脱碳的热裂解过程，如延迟焦化以及催化裂化装置。另外一种就是在催化剂存在下从外界补入氢气以提高油品的氢碳比的加氢过程，如加氢处理、加氢裂化装置。

加氢处理是用来去除原料油中的硫，氮和其他金属杂质，而加氢裂化是使得重质油长分子链断裂，转化为轻质油的过程。这两个过程都是在高温高压下加氢，并在催化剂的存在下发生反应。反应器出口的流出物是包含了很多溶解气体的混合物，其中包括没有反应完全的氢气，轻组分碳氢化合物和硫化氢。流出物随后流向汽提塔或者蒸馏塔，这一过程中，因为压力降低，夹带有催化剂颗粒的流体会经历解析，闪蒸和气蚀，所以正确选择阀门以解决磨蚀，腐蚀和振动问题需引起特别的重视。在加氢处理和加氢裂化单元，最普遍的装置是热高压和冷高压分离器。