Kilang minyak adalah fasilitas di mana minyak mentah diproses menjadi berbagai produk kimia dan produk sampingan. Produk ini digunakan untuk banyak aplikasi industri dan komersial. Bahan kimia yang paling umum diproduksi oleh kilang adalah bahan bakar dan pelumas seperti bensin, minyak tanah, dan oli motor. Sebuah kilang minyak menghasilkan banyak bahan kimia lainnya, termasuk bahan untuk plastik dan bahan berguna lainnya. Beberapa produk sampingan dari proses penyulingan minyak juga memiliki aplikasi industri, seperti kokas minyak bumi, yang digunakan dalam pembuatan baja.
Kilang minyak biasanya merupakan kompleks industri besar yang dipenuhi dengan jaringan kompleks mesin yang diperlukan untuk pemrosesan kimia. Sebagian besar terhubung dengan jaringan pipa ke fasilitas produksi minyak; jika ini tidak memungkinkan, kereta api atau metode transportasi lainnya harus digunakan untuk mengirimkan minyak mentah ke kilang. Mereka sering terletak di dekat badan air yang besar, karena air digunakan sebagai pendingin dan dalam beberapa proses kimia. Kilang minyak rata-rata memiliki banyak saluran pipa internal untuk memindahkan bahan kimia yang diproses dan tidak diproses ke seluruh lokasi dan tangki besar untuk menyimpan bahan kimia tersebut. Sebagian besar kilang terletak jauh dari pemukiman karena kebisingan, emisi, dan masalah keamanan.
Setelah minyak mentah memasuki kilang minyak, itu disempurnakan dengan proses yang disebut distilasi fraksional. Proses ini memisahkan minyak menjadi berbagai bentuk, atau fraksi, yang dibedakan berdasarkan struktur molekulnya. Semua sulingan minyak bumi ini, atau petrokimia, terdiri dari molekul kompleks yang disebut hidrokarbon. Beberapa petrokimia ini berguna sendiri, sementara yang lain harus diproses lebih lanjut di kilang minyak atau situs lain. Proses kimia lebih lanjut ini bervariasi tergantung pada jenis distilat dan produk akhir yang diinginkan.
Bensin, juga dikenal sebagai bensin, adalah produk utama dari pemrosesan minyak bumi, bersama dengan bahan bakar lain seperti solar, minyak tanah, dan gas minyak bumi cair (LP). Petrokimia juga digunakan untuk membuat berbagai produk, termasuk lilin, pelarut, dan pestisida. Aspal dan tar dari minyak bumi digunakan dalam konstruksi jalan dan bangunan. Polimer yang dihasilkan dari petrokimia membentuk dasar dari banyak plastik. Produk sampingan yang berguna dari kilang minyak termasuk kokas minyak bumi, bahan yang diperlukan untuk membuat baja dan aluminium, dan asam sulfat, yang dapat digunakan kembali dalam proses penyulingan minyak.
Kilang minyak adalah operasi yang mahal dan rumit. Permintaan produk yang tinggi membutuhkan banyak kilang untuk beroperasi secara terus-menerus, sehingga hanya sedikit peluang untuk pemeliharaan atau peningkatan. Peraturan lingkungan dan keselamatan yang ketat mengontrol lokasi, aktivitas, dan emisi kilang. Peningkatan kesadaran akan masalah lingkungan telah memfokuskan pengawasan pada fasilitas ini, yang dapat menghasilkan polutan dan karsinogen serta mengurangi kualitas udara. Namun demikian, banyak produk yang dibuat oleh kilang minyak sangat penting bagi masyarakat modern.