煤焦油加氢工艺也是借鉴石油馏分油加氢工艺并改进发展而来的。加氢改质反应是在高压、有氢存在的条件下，在催化剂床层上发生的反应。主要目的是除去油品中的硫、氧、氮和使烯烃饱和，从而改变油品的稳定性、颜色、气味、燃烧性能等，以达到改变油品性质，提高使用价值的目的。图4-13为焦油加氢工艺的简单流程。
图4-13 煤焦油加氢流程
传统的煤焦油加工工艺是首先经过蒸馏，提取含有某种较多成分的馏分，再经过酸碱洗涤、还原精馏等工艺过程分离提取苯类、酚类、萘、吡啶、喹啉等多种化学物质。这些组分在高温、高压和氢的条件下进行加氢处理后，改变了物质的分子结构，除去了所含的氧、氮、硫等杂质，可显著改善油品的性质。
对比加氢反应前后油品的分析结果，可以看到油品的性质得到很大的改善。在燃烧中对环境有污染的硫、氮含量大大降低，硫含量可以控制在50mg/L以下，氮含量可以控制在300mg/L以下。