석탄을 건류할 때 생기는 콜타르에서는 벤젠, 나프탈렌, 안트라센을 비롯한 수많은 방향족 화합물이 분리되고 중간 화합물을 거쳐 염료, 의약품, 화학, 플라스틱, 합성 섬유류가 개발되는 등 19세기말부터 20세기 중반까지는 유기 합성 화학 공업이 새로운 문명을 만들어 내는 역할을 했다.
그러나 제2차 세계 대전 이후 20세기 후반부터는 합성 화학의 원료가 급속하게 석탄에서 석유로 이행되었다. 중동 유전에서 시작된 석유의 붐을 타고 화학 공업의 원료가 모두 석유 화학에 의하여 만들어지면서 새로운 화학 제품이 차례로 쏟아져나왔다. 따라서 화학 공업 자체가 석유 화학과 동일시되어 암모니아를 합성할 때도 원료인 수소를 석유를 분해야여 공급하게 되었다. 특히 1960년대가 되면서 석유는 에너지원의 주체가 되었다. 또한 취급하기 쉽고 각종 반응을 통하여 모든 화합물을 용이하게 합성할 수 있어서 놀랄 정도의 속도로 석유 화학이 발달하였다. 그 결과 합성 섬유, 플라스틱 등의 다양한 유기 재료, 약품등이 만들어져 문명 자체가 새롭게 발전하였다.
대부분의 석유는 연료로 쓰인다. 그러나 석유에는 몇천 종류나 되는 화합물이 들어 있으며 이러한 성분은 화학 공업의 원료로 쓰인다. 이 때 각각의 성분은 말할 필요도 없이 분리되어 이용되며 메탄과 프로판, 부탄 등의 가스 유분과 나프타 분해 결과 만들어진 에틸렌 등이 주로 쓰인다.
원유는 증류와 열분해 등을 거쳐 가솔린과 등유, 중유 등으로 나뉘어 각각의 용도로 사용되지만 화학 공업의 원료로 가장 중요한 것은 에틸렌이다. 그 외에 벤젠, 톨루엔, 크실렌 등의 방향족 탄화수소가 유기 합성의 중요한 원료로 쓰인다. 사용 목적에 따라 원유와 유분의 처리가 이루어지는데 에틸렌은 주로 나프타의 열분해(크래킹)에 의하여 끓는점을 낮게 하여 만들고 방향족은 나프틴계 나프타의 리포밍에 의하여 제조한다.
석유의 유분 가운데 끓는점이 75~200℃인 나프타 부분은 자동차용 가솔린의 끓는점 범위이지만 그 상태에서는 옥탄가가 40정도이므로 자동차 연료로는 사용할 수 없다. 따라서, 플랫포밍 또는 하이드로포밍이라고 하는 리포밍(석유 개질법)에 의해 나프텐을 탈수소하여 방향족화하고 옥탄가를 95 정도로 높여 자동차용 가솔린으로 사용한다. 이 과정은 백금과 몰리브덴을 촉매로 100기압, 400℃ 정도에서 나프타를 처리하여 가솔린을 얻는 방법이며, 또한 유기 합성 원료인 벤젠과 그 외의 방향족 탄화수소를 얻는 방법이기도 하다. 석유 화학 공업의 또 하나의 중요한 과정은 높은 온도의 열분해에 의하여 에틸렌을 만드는 것이다. 이 때는 에탄, 프로판, 나프타 또는 경유에 수증기를 가하여 600~900℃로 가열하는데 분해 생성물의 주성분은 에틸렌이다.
현재 화학 공업 원료의 주체는 석유의 분해와 리포밍 등으로 얻어진 생성물이며 그 중에서 대표적인 것은 에틸렌이다. 에틸렌 C₂H₄, 즉 CH₂=CH₂라는 구조를 가진 알켄은 활발한 화학 반응성을 가지며 중합하여 폴리에틸렌이 된다. 또한 수화되어 에탄올이 되며 그 유도체로는 염화비닐, 아세트알데히드, 에틸렌글리콜, 아세트산비닐 등이 만들어진다.
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