石油化学是研究石油组成、性质及其加工为燃料、润滑剂和石油化学品过程中化学问题的学科，与有机化学、物理化学及分析化学密切关联 。该学科研究始于20世纪初期，以美国和苏联为发源地，1907年在美国首次出现专业术语，1922年美国化学学会成立石油化学分会标志着学科正式建立 。
研究范畴涵盖石油组成分析（含烃类与非烃化合物）、催化转化反应机理（如催化裂化、加氢裂化），以及石油加工过程的化学理论基础 。石油化学研究的主要对象是重质油，石油分子组成分析是分析化学领域最具挑战性的任务之一 。20世纪50年代后，石油化学研究对象扩展至减压渣油，研究手段从传统方法转向高分辨质谱等分子水平分析技术 ，傅里叶变换离子回旋共振质谱等技术的应用推动了“石油组学”研究方法的形成 。学科成果不仅推动合成燃料、润滑油、添加剂及石油化学品的化学原理发展，还应用于炼油化工绿色转型与碳减排技术领域 。
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