Hráolía samanstendur af hundruðum mismunandi vetniskolefnissameinda, sem eru ólíkar að stærð og lögun og með mismunandi eðlis- og efnafræðilega eiginleika, þar á meðal mismunandi suðumark. Í olíuhreinsistöð eru nothæfar afurðir unnar úr hráolíu með eimingu. Hráolían er fyrst hituð í gufukatli upp í um 400°C. Við það myndast hráolíu-gufu-blanda sem er leidd inn í botn eimingarturns. Þar stígur blandan upp og kólnar að hitastigi andrúmsloftsins við topp turnsins. Þau olíuefni sem hafa lágt suðumark (stuttar kolefniskeðjur) stíga upp sem gufur í turninum á sama tíma og þau olíuefni sem hafa hátt suðumark (langar kolefniskeðjur) falla niður sem vökvar. Í eimingarturninum eru bakkar, sem hleypa gufum upp um sérstök loftop með þekju (virkar eins og illa skrúfaður tappi á flösku). Þetta gerir hitaskipti milli vökva og gufu betri og aðgreininguna skilvirkari. Bakkarnir eru staðsettir við suðumark hinna mismunandi olíuvara sem unnar eru. Olíuefnin falla út sem vökvi á bakkana á þeim stað í turninum þar sem hitastig er jafnt suðumarki viðkomandi olíuvöru og eru svo leidd úr turninum með leiðslum í næstu einingar olíuhreinsistöðvarinnar (mynd 2.6).

Efst í turninum fellur út fljótandi jarðolíugas (LPG). Þetta eru kolefniskeðjur með 3-4 kolefnisfrumeindum (3-4C). Própangas (3C) er notað í iðnaði og þegar við grillum á gasgrillum. Bútan (4C) er t.d. notað sem kveikjaragas. Næst kemur nafta, þar sem kolefniskeðjurnar hafa 5-12C. Nafta er aðallega notað til að framleiða bensín en úr nafta eru líka framleidd olíuefni (e. petrochemicals) sem aftur eru nýtt til að framleiða leysiefni, hreinsiefni, plágueyða, gervigúmmí, og alls kyns gerviefni – þar á meðal plast. Þar næst kemur steinolía, en kolefniskeðjur steinolíu hafa 12-16C. Steinolía er aðallega notuð sem þotueldsneyti en einnig í minna mæli til upphitunar og lýsingar. Á eftir steinolíu koma eimingarefni með kolefniskeðjur sem hafa 15-18C. Verðmætustu afurðirnar í þessum flokki eru gas- og dísilolía sem notaðar er í samgöngum. Gasolía er einnig notuð í iðnaði. Einnig eru smurolíur unnar úr þessum hluta olíunnar. Smurolíur eru samsettar úr olíugrunni og ýmsum viðbótarefnum. Þessum viðbótarefnum er bætt út í til að bæta eiginleika smurolíunnar (efni til að hindra tæringu, sápuefni, efni til að auka samloðun, efni til að bæta seigju). Úr enn þyngri eimingarefnum (meira en 19C) er búin til svartolía, sem notuð er í iðnaði og á skip. Að lokum verða eftir föst olíu- eða tjöruefni (meira en 25C) í botni eimingarturnsins. Þetta eru t.d. paraffín, sem notað er í kerti og vaxliti, og bik, sem notað er við framleiðslu á malbiki.

Í olíuhreinsistöð er viðbótarbúnaður þannig að hægt sé að stilla framleiðsluferlið af og framleiða meira af tilteknum olíuvörum. Annars vegar er um að ræða sundrunarbúnað og hins vegar sameiningarbúnað. Olíuafurðir með styttri kolefniskeðjum eru verðmætari afurðir og því er reynt að stýra ferlinu þannig að hægt sé að framleiða hlutfallslega meira af þeim. Í sundrunarbúnaðinum eru langar kolefniskeðjur brotnar niður í styttri keðjur með hjálp hvata en í sameiningarbúnaðinum eru mjög stuttar keðjur sameinaðar til að fá verðmæta vöru eins og t.d. bensín. Þegar eimingarferlinu er lokið innihalda olíuvörurnar oft óæskileg efni á borð við brennistein. Hægt er að fjarlægja brennisteininn í sérstökum hreinsibúnaði með því að bæta við vetni og mynda brennisteinsvetni (H₂S) sem svo er fjarlægt.

Vinnslan sem fram fer í olíuhreinsistöðvum er þungaiðnaður. Hætta er á slysum þegar hráolía er flutt til stöðvarinnar og þegar olíuvörur eru fluttar frá stöðinni. Einnig er sprengihætta í stöðinni sjálfri, enda verið að vinna með eldfim efni við hátt hitastig. Olíuhreinsistöðvar eru nær alltaf staðsettar við ströndina. Slys geta valdið því að hættuleg efni berist til sjávar. Frá olíuhreinsistöðvum losna líka ýmis eiturefni út í andrúmsloftið (loftmengunarefni) og eins myndast mengað affallsvatn (afsöltunarvatn, súrt vatn, olíumengað vatn og botnhrat úr tönkum). Eftir hreinsun er affallsvatninu veitt til sjávar.