石油化学工业简称石油化工，是化学工业的重要组成部分，在国民经济的发展中有重要作用，是我国的支柱产业之一。
石油产品又称油品，主要包括各种燃料油（汽油、煤油、柴油等）和润滑油以及液化石油气、石油焦碳、石蜡、沥青等。生产这些产品的加工过程常被称为石油炼制，简称炼油。
一、主要炼油工艺
原油的脱盐、脱水
又称预处理。从油田送往炼油厂的原油往往含盐（主要是氯化物）、带水（溶于油或呈乳化状态），可导致设备的腐蚀，在设备内壁结垢和影响成品油的组成，需在加工前脱除。常用的办法是加破乳剂和水，使油中的水集聚，并从油中分出，而盐份溶于水中，再加以高压电场配合，使形成的较大水滴顺利除去。
常压蒸馏和减压蒸馏
常压蒸馏和减压蒸馏习惯上合称常减压蒸馏，常减压蒸馏基本属物理过程。原料油在蒸馏塔里按蒸发能力分成沸点范围不同的油品（称为馏分），这些油有的经调合、加添加剂后以产品形式出厂，相当大的部分是后续加工装置的原料，因此，常减压蒸馏又被称为原油的一次加工。包括三个工序：原油的脱盐、脱水；常压蒸馏；减压蒸馏。
催化裂化
催化裂化是在热裂化工艺上发展起来的。是提高原油加工深度，生产优质汽油、柴油最重要的工艺操作。原料主要是原油蒸馏或其他炼油装置的350-540℃馏分的重质油，催化裂化工艺由三部分组成：原料油催化裂化、催化剂再生、产物分离。催化裂化所得的产物经分馏后可得到气体、汽油、柴油和重质馏分油。
催化重整
催化重整（简称重整）是在催化剂和氢气存在下，将常压蒸馏所得的轻汽油转化成含芳烃较高的重整汽油的过程。产品主要是苯、甲苯、二甲苯等芳烃，重整过程副产氢气，可作为炼油厂加氢操作的氢源。重整的反应条件是：反应温度为490-525℃，反应压力为1-2兆帕。重整的工艺过程可分为原料预处理和重整两部分。
加氢裂化
在高压、氢气存在下进行，需要催化剂，把重质原料转化成汽油、煤油、柴油和润滑油。加氢裂化由于有氢存在，原料转化的焦炭少，可除去有害的含硫、氮、氧的化合物，操作灵活，可按产品需求调整。产品收率较高，而且质量好。
延迟焦化
它是在较长反应时间下，使原料深度裂化，以生产固体石油焦炭为主要目的，同时获得气体和液体产物。延迟焦化用的原料主要是高沸点的渣油。延迟焦化的主要操作条件是：原料加热后温度约500℃，焦炭塔在稍许加压下操作。改变原料和操作条件可以调整汽油、柴油、裂化原料油、焦炭的比例。
炼厂气加工
原油一次加工和二次加工的各生产装置都有气体产出，总称为炼厂气，主要有氢、甲烷、乙烷和乙烯、丙烷和丙烯、丁烷和丁烯等。它们的主要用途是作为生产汽油的原料和石油化工原料以及生产氢气和氨。加工的前提是要对炼厂气先分离后利用。炼厂气经分离作化工原料的比重增加，如分出较纯的乙烯可作乙苯；分出较纯的丙烯可作聚丙烯等。
二、石油产品精制
前述各装置生产的油品一般还不能直接作为商品，为满足商品要求，除需进行调合、添加添加剂外，还需要进一步精制，除去杂质，改善性能以满足实际要求。
常见的杂质有含硫、氮、氧的化合物，以及混在油中的蜡和胶质等成分。它们可使油品有臭味，色泽深，腐蚀机械设备，不易保存。
除去杂质常用的方法有酸碱精制、脱臭、加氢、溶剂精制、白土精制、脱蜡等。
酸精制
用硫酸处理油品，可除去某些含硫化合物、含氮化合物和胶质。
碱精制
用烧碱水溶液处理油品，如汽油、柴油、润滑油，可除去含氧化合物和硫化物，并可除去酸精制时残留的硫酸。酸精制与碱精制常联合应用，故称酸碱精制。
脱臭
针对含硫高的原油制成的汽、煤、柴油，因含硫醇而产生恶臭，硫醇含量高时会引起油品生胶质，不易保存。可采用催化剂存在下，先用碱液处理，再用空气氧化。
加氢
在催化剂存在下于300-425℃,1.5兆帕压力下加氢，可除去含硫、氮、氧的化合物和金属杂质，改进油品的储存性能和腐蚀性、燃烧性，可用于各种油品。
脱蜡
主要用于精制航空煤油、柴油等。油中含蜡，在低温下形成蜡的结晶，影响流动性能，并易于堵塞管道。脱蜡对航空用油十分重要。脱蜡可用分子筛吸附。润滑油的精制常采用溶剂精制脱除不理想成分，以改善组成和颜色。有时需要脱蜡。
白土精制
一般放在精制工序的最后，用白土（主要由二氧化硅和三氧化二铝组成）吸附有害的物质。
润滑油
原料主要来自原油的蒸馏，润滑油最主要的性能是粘度、安定性和润滑性。生产润滑油的基本过程实质上是除去原料油中的不理想组分，主要是胶质、沥青质和含硫、氮、氧的化合物以及蜡、多环芳香烃，这些组分主要影响粘度、安定性、色泽。方法有溶剂精制、脱蜡和脱沥青、加氢和白土精制。
溶剂精制
利用溶剂对不同组分的溶解度不同达到精制的目的，为绝大多数的润滑油生产过程所采用。常用溶剂有糠醛和苯酚。生产过程与重整装置的芳香烃抽提相似。
溶剂脱蜡
除去润滑油原料中易在低温下产生结晶的组分，主要指石蜡，脱蜡采用冷结晶法，为克服低温下粘度过大，石蜡结晶太小不便过滤，常加入对蜡无溶解作用的混合溶剂，如甲苯－甲基乙基酮，故脱蜡常称为酮苯脱蜡
三、石油化工产品
石油产品可分为：石油燃料、石油溶剂与化工原料、润滑剂、石蜡、石油沥青、石油焦等6类。其中，各种燃料产量最大，约占总产量的90%；各种润滑剂品种最多，产量约占5%。
汽油
是消耗量最大的品种。汽油的沸点范围（又称馏程）为30-205℃，密度为0.70-0.78克/厘米3，商品汽油按该油在汽缸中燃烧时抗爆震燃烧性能的优劣区分，标记为辛烷值70、80、90或更高。号愈大，性能愈好。汽油主要用作汽车、摩托车、快艇、直升飞机、农林用飞机的燃料。商品汽油中添加有抗爆剂四乙基铅，以改善使用和储存性能。受环保要求，将限制芳烃和铅的含量。
喷气燃料
主要供喷气式飞机使用。沸点范围为60-280℃或150-315℃（俗称航空汽油）。为适应高空低温高速飞行需要，这类油要求发热量大，在-50℃不出现固体结晶。
煤油
沸点范围为180-310℃，主要供照明、生活炊事用。要求火焰平稳、光亮而不冒黑烟。
柴油
沸点范围有180-370℃和350-410℃两类。对石油及其加工产品，习惯上对沸点或沸点范围低的称为轻，相反称为重。故前者称为轻柴油，后者称为重柴油。商品柴油按凝固点分级，如10、-20等，表示低使用温度，柴油广泛用于大型车辆、船舰。由于高速柴油机比汽油机省油，柴油需求量增长速度大于汽油，一些小型汽车也改用柴油。对柴油质量要求是燃烧性能和流动性好。燃烧性能用十六烷值表示愈高愈好，大庆原油制成的柴油十六烷值可达68。高速柴油机用的轻柴油十六烷值为42-55，低速的在35以下。
燃料油
用作锅炉、轮船及工业炉的燃料。商品燃料油用粘度大小区分不同牌号。
石油溶剂
用于香精、油脂、试剂、橡胶加工、涂料工业做溶剂，或清洗仪器、仪表、机械零件。
润滑油
从石油制得的润滑油约占总润滑剂产量的95%以上。除润滑性能外，还具有冷却、密封、防腐、绝缘、清洗、传递能量的作用。产量最大的是内燃机油（占40%），其余为齿轮油、液压油、汽轮机油、电器绝缘油、压缩机油，合计占40%。商品润滑油按粘度分级，负荷大，速度低的机械用高粘度油，否则用低粘度油。炼油装置生产的是采取各种精制工艺制成的基础油，再加多种添加剂，因此具有专用功能，附加产值高。
润滑脂
俗称黄油，是润滑剂加稠化剂制成的固体或半流体，用于不宜使用润滑油的轴承、齿轮部位。
石蜡油
包括石蜡（占总消耗量的10%）、地蜡、石油脂等。石蜡主要做包装材料、化妆品原料及蜡制品，也可作为化工原料产脂肪酸（肥皂原料）。
石油沥青
主要供道路、建筑用。
石油焦
用于冶金（钢、铝）、化工（电石）行业做电极。
除上述产品外，还得到一些在常温下是气体的产物，总称炼厂气，可直接做燃料或加压液化分出液化石油气，可做原料或化工原料。
常压下的气态原料主要制乙烯、丙烯、合成氨、氢气、乙炔、碳黑。
液态原料（液化石油气、轻汽油、轻柴油、重柴油）经裂解可制成发展石油化工所需的绝大部分基础原料（乙炔除外），是发展石油化工的基础。目前，原油因高温结焦严重，还不能直接生产基本有机原料。
炼油厂还是苯、甲苯、二甲苯等重要芳烃的提供者。各个炼油装置生产的产物都需按商品标准加入添加剂和不同装置的油进行调和方能作为商品使用。
四、基本有机原料
乙烯
乙烯在常温下为无色、易燃烧、易爆炸气体，以它的生产为核心带动了基本有机化工原料的生产，是用途最广泛的基本有机原料，可用于生产塑料、合成橡胶，也是乙烯多种衍生物的起始原料，其中生产聚乙烯、环氧乙烷、氯乙烯、苯乙烯是最主要的消费，约占总产量的85％。
乙烯的生产流程为：原料经加热后进入裂解炉，产生的高温裂解气先入急冷锅炉快速降温（产生的高压水蒸气可带动压缩机），然后再用冷油和水降温，冷却后的气体进分离工序。以柴油原料获得的裂解气组成十分复杂，主要是乙烯，丙烯（合计占45％），其余为氢和甲烷（约10％），乙烷和丙烷（约10％），碳四馏分（约10％）以及碳五和以上馏分（约20％）。少量有害杂质为水、硫化氢、二氧化碳、乙炔等。通常采用加压低温精馏的方法分离乙烯及各种有用产物，分离提纯中安排有压缩（加压）、脱水、脱硫、脱炔等工序和多个精馏塔，整个裂解分离过程需要材料、设备多，尤其是炉管、废热锅炉、大型压缩机、制冷设备、低温换热设备、大型精馏塔都需大量资金投入，而且技术密集，加上生产流程复杂，物料处理最大，整个生产装置形成了庞大的集群。
芳烃
芳烃指结构上含有苯环的烃。作为基本有机原料应用最多的是苯、乙苯、对二甲苯，此外还有甲苯和邻二甲苯。
芳烃的来源有：炼油厂重整装置；乙烯生产厂的裂解汽油；煤炼焦时副产。目前通过煤炼焦获得的芳烃已不占重要地位。不同来源获得的芳烃其组成不同，因此获得的芳烃数量也不相同。裂解汽油中苯和甲苯多，二甲苯少；重整汽油是苯少，甲苯和二甲苯多。乙苯在这两种油中都少。乙苯是制苯乙烯的原料，苯乙烯是聚苯乙烯、丁苯橡胶（在合成橡胶中产量最大）的原料，因此，乙苯通常采用合成法，即由乙烯和苯制成乙苯，再由乙苯制苯乙烯。甲苯资源较多，但应用较少，为弥补苯的不足，可由甲苯制苯。
目前这一工艺应用很少，一是苯供应充足；二是技术上困难较多；三是经济上不够合理。还应指出，二甲苯有三种异构体：邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯。对二甲苯需求量最大，邻二甲苯居中，间二甲苯最小；为满足要求（主要是生产涤纶），首先采用吸附法和低温结晶法把对二甲苯分离出来，通过异构化反应，把间二甲苯转化成对二甲苯。
环氧乙烷和乙二醇
环氧乙烷是以乙烯为原料生产的产品，产量仅次于聚乙烯塑料，居第二位。它是低沸点（10.4℃）的易燃易爆气体（在空气中含3％-100％均可爆炸）。乙二醇是环氧乙烷与水的反应物，是最重的环氧乙烷衍生物。它是粘稠液体，沸点197.6℃,有毒。除乙二醇外，环氧乙烷产量的10％-20％用于生产表面活性剂及其它多种化工原料。
乙二醇的主要应用是制取涤纶纤维和聚酯树脂，其次是用于汽车冷却系统的抗冻剂（与水混合后，结冰温度可以降至－70℃）以及溶剂、润滑剂、增湿剂、炸药等。环氧乙烷与乙二醇通常安排在一个装置生产。环氧乙烷目前广泛采用的是在银催化剂存在下，用氧气直接氧化，反应温度为250-290℃，反应压力为2兆帕。乙二醇的生产方法变化较小，都是采用环氧乙烷与大量水在150-200℃，2-2.5兆帕的条件下直接水合。
乙苯、苯乙烯
乙苯是具有芳香味的可燃液体，沸点为136.2℃。炼油厂的重整装置和烃类裂解制乙烯是都有乙苯生成，但产量低，分离提纯困难。通常都采用乙烯与苯反应合成乙苯。
乙苯绝大部分用于制苯乙烯。苯乙烯也是有芳香味的可燃液体，沸点145.2℃。苯乙烯极易聚合，除非立刻使用，否则需加入阻聚剂（如对苯二酚）。苯乙烯是重要的聚合物单体，主要用于生产聚苯乙烯塑料、丁苯橡胶，还可制造泡沫塑料，可与多种单体共同聚合，生产多种工程塑料以及热塑性弹性体，产品用途极为广泛。
乙苯脱氢制苯乙烯是当前的主要生产方法（产量占90％）。在催化剂（主要是铁的氧化物）存在下，反应温度为 610-660℃。
丙烯腈
丙烯腈是无色有毒液体，沸点77.3℃。丙烯腈是合成纤维（腈纶）、合成橡胶（丁腈橡胶）、合成塑料（ABS）主要的单体，地位十分重要，还是生产多种有机化工原料的原料。由丙烯腈生产的丁腈橡胶可耐冷油和一些有机溶剂的侵泡。采用丙烯、氨、空气一步合成，合成丙烯腈被认为是基本有机原料合成方法的重大变革之一。该法具有原料来源丰富，不使用剧毒物（氢氰酸），反而生产氢氰酸（可就近加工成有机玻璃的原料）。生产丙烯腈时使用的催化剂由含磷、钼、铋、铁的氧化物组成，反应温度约为450℃。