Pengolahan awal terjadi di fasilitas kilang.
Minyak bumi, setelah diekstraksi dari perut bumi, masih dalam bentuk mentah (crude oil) yang belum bisa digunakan secara langsung untuk kebutuhan sehari-hari. Untuk dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakar transportasi, bahan baku industri petrokimia, hingga aspal jalan, minyak mentah harus melalui serangkaian proses kompleks. Pusat dari proses ini adalah **kilang minyak (refinery)**. Kilang minyak adalah instalasi industri skala besar di mana minyak mentah diolah secara termal dan kimiawi untuk dipisahkan menjadi berbagai fraksi atau produk turunan yang lebih berharga.
Proses utama yang terjadi di tempat minyak bumi diolah adalah distilasi fraksional. Dalam proses ini, minyak mentah dipanaskan hingga mencapai suhu yang sangat tinggi (sekitar 350-400°C) dan kemudian dimasukkan ke dalam menara distilasi atmosferik. Karena setiap komponen hidrokarbon memiliki titik didih yang berbeda, mereka akan menguap dan terkondensasi pada ketinggian menara yang berbeda. Produk yang lebih ringan (titik didih rendah) akan terkumpul di bagian atas, sementara produk yang lebih berat (titik didih tinggi) akan tetap berada di bagian bawah.
Di bagian atas menara distilasi atmosferik, kita mendapatkan gas alam cair (LPG), nafta (bahan baku bensin), dan kerosin (bahan bakar jet). Di bagian tengah, didapatkan solar (diesel). Sementara itu, residu berat yang tidak menguap di bawah tekanan atmosfer akan diproses lebih lanjut di unit distilasi vakum untuk menghasilkan minyak pelumas dan aspal. Oleh karena itu, jawaban utama untuk pertanyaan di mana minyak bumi diolah adalah di **Kilang Minyak**.
Namun, pemisahan awal melalui distilasi saja tidak cukup untuk memenuhi permintaan pasar modern. Kebutuhan akan bensin beroktan tinggi atau solar dengan kandungan sulfur rendah mendorong adanya proses sekunder yang lebih canggih yang juga terjadi di lokasi minyak bumi diolah. Proses-proses ini bertujuan untuk mengubah molekul hidrokarbon yang kurang diinginkan menjadi produk bernilai tinggi.
Salah satu proses penting adalah **cracking** (pemecahan). Proses ini melibatkan pemecahan molekul hidrokarbon berat menjadi molekul yang lebih ringan dan lebih banyak. Teknologi modern seperti *Fluid Catalytic Cracking* (FCC) sangat vital dalam memproduksi volume besar bensin dari minyak residu. Selain itu, terdapat proses reformasi katalitik yang digunakan untuk meningkatkan angka oktan bensin dengan menata ulang struktur molekulnya.
Fasilitas di mana minyak bumi diolah sering kali terletak secara strategis. Lokasi ini harus memiliki akses mudah ke pelabuhan laut dalam untuk menerima impor minyak mentah dan mendistribusikan produk jadi ke pasar domestik maupun internasional. Di Indonesia, misalnya, kilang-kilang besar seperti Balikpapan, Cilacap, dan Balongan menjadi pusat vital yang memproses minyak mentah (baik dari produksi domestik maupun impor) menjadi kebutuhan energi nasional.
Perluasan kompleks pengolahan tidak berhenti pada kilang minyak saja. Setelah produk primer (seperti nafta atau gas propana) keluar dari kilang, mereka kemudian dikirimkan ke pabrik **petrokimia**. Pabrik petrokimia, meskipun sering berdekatan dengan kilang, merupakan tahapan pengolahan lebih lanjut di mana bahan baku hidrokarbon diolah menjadi produk kimia dasar seperti etilena, propilena, dan benzena. Produk-produk kimia inilah yang kemudian menjadi fondasi bagi pembuatan plastik, serat sintetis, deterjen, dan ribuan produk non-energi lainnya. Dengan demikian, rantai pengolahan minyak bumi sangat panjang, dimulai dari destilasi di kilang hingga sintesis kompleks di pabrik petrokimia.
Karena proses pengolahan melibatkan suhu dan tekanan tinggi, serta penanganan material yang mudah terbakar, aspek keamanan dan lingkungan menjadi prioritas utama di lokasi minyak bumi diolah. Regulasi ketat memaksa industri untuk terus berinovasi dalam teknologi pengolahan. Misalnya, proses *hydrotreating* diterapkan secara masif untuk menghilangkan kontaminan seperti sulfur dari bahan bakar agar emisi gas buang lebih bersih. Inovasi ini menunjukkan bahwa tempat minyak bumi diolah tidak hanya berfokus pada kuantitas produk, tetapi juga pada kualitas dan dampak ekologis dari proses tersebut. Keseluruhan ekosistem kilang dan petrokimia merepresentasikan puncak dari rekayasa kimia skala industri.