Eine Erdölraffinerie ist ein industrieller Großkomplex, der Rohöl durch Reinigung, Destillation (unter Normaldruck und Vakuum) sowie chemische Konversionsverfahren wie Cracken, Isomerisierung und Reforming in verschiedene Fraktionen mit definierten Siedebereichen zerlegt. Daraus entstehen Produkte wie Ottokraftstoff, Diesel, Heizöl und Kerosin sowie wichtige Rohstoffe für die Petrochemie, etwa Naphtha und Flüssiggas. Die erste moderne Raffinerie errichtete Ignacy Łukasiewicz im Jahr 1856 in Galizien (nahe Jasło, heute Polen), um aus Erdöl Petroleum für Lampenöl zu gewinnen – zunächst über eine einfache Destillation in Kupferkesseln. Nach dem Ersten Weltkrieg wuchsen die Anlagen stark, und die Produktspezifikationen mussten sich ständig an Umwelt- und Gesundheitsgesetze anpassen; so senkte die US-Umweltbehörde EPA seit den 1970er Jahren den Bleigehalt im Benzin schrittweise und ersetzte Tetraethylblei durch moderne Zusätze wie MTBE, ETBE oder TAME. Diese Raffinerien sind äußerst energieintensiv, wobei bis zu 50 % der Kosten auf den Energieeinsatz entfallen, der teilweise aus den eigenen Erdölresten gewonnen wird. Als Einsatzstoff dient ein komplexes Kohlenstoffgemisch aus Alkanen, Cycloalkanen und Aromaten, das zusätzlich stickstoff-, sauerstoff- und schwefelhaltige Verbindungen wie Amine, Merkaptane oder Chinone enthält.