Η πετροχημική βιομηχανία είναι ένας όμιλος εταιρειών που παράγουν οργανικές ενώσεις από πετρέλαιο και άλλους τύπους ορυκτών καυσίμων. Τα πετροχημικά προϊόντα χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία προϊόντων όπως πλαστικά, καλλυντικά, λιπαντικά και χρώματα. Αυτό διαφέρει από τη βιομηχανία πετρελαίου, η οποία παράγει το καύσιμο που χρησιμοποιείται για την ενέργεια, τις μεταφορές και τη θέρμανση. Η πετροχημική παραγωγή είναι βασικό συστατικό σε όλες σχεδόν τις διαδικασίες παραγωγής παγκοσμίως. Ενώ οι ΗΠΑ και η Δυτική Ευρώπη ήταν τα μεγαλύτερα κέντρα παραγωγής πετροχημικών από το τέλος του Β’ Παγκοσμίου Πολέμου, χώρες στη Μέση Ανατολή και την Ασία έχουν επίσης αναπτύξει κέντρα διύλισης και επεξεργασίας για να υποστηρίξουν τη δική τους παραγωγή.
Όπως υποδηλώνει το όνομα, τα πετροχημικά παράγονται συνήθως από το πετρέλαιο, αν και οι ενώσεις μπορούν επίσης να εξευγενιστούν από άλλα ορυκτά καύσιμα όπως ο άνθρακας και το φυσικό αέριο. Σε ορισμένες περιοχές, τα πετροχημικά παράγονται επίσης από ζαχαροκάλαμο, καλαμπόκι και άλλες βιολογικές γεωργικές πηγές. Αυτό γίνεται συχνά σε χώρες που έχουν λίγες πηγές ορυκτών καυσίμων, αλλά έχουν χώρο για μεγάλης κλίμακας γεωργία. Η παραγωγή πετροχημικών καταλαμβάνει περίπου το 5 τοις εκατό της ετήσιας προσφοράς πετρελαίου και φυσικού αερίου, ωθώντας την έρευνα για εναλλακτικές ανανεώσιμες πηγές με λιγότερο ασταθείς τιμές.
Η διαδικασία παραγωγής συνήθως ξεκινά σε ένα διυλιστήριο όπου τα ακατέργαστα ορυκτά καύσιμα διαχωρίζονται στα ελαφρύτερα συστατικά που χρησιμοποιούνται για καύσιμα και πετροχημικά. Η βιομηχανία παίρνει αυτά τα εξευγενισμένα προϊόντα και τα επεξεργάζεται σε διάφορα πετροχημικά, όπως αιθυλένιο, προπυλένιο, βουταδιένιο, βενζόλιο, τολουόλιο, ξυλόλιο και συνθετικό αέριο. Αυτή η διαδικασία είναι γνωστή ως πυρόλυση και μπορεί να πραγματοποιηθεί με θερμότητα ή χημικούς καταλύτες. Αυτά τα προϊόντα χρησιμοποιούνται στη συνέχεια για την κατασκευή αγαθών για καταναλωτές και άλλες βιομηχανίες.
Η παραγωγή πετροχημικών μπορεί να είναι μια επικίνδυνη διαδικασία δεδομένων των υψηλών θερμοκρασιών και των πτητικών ενώσεων που εμπλέκονται. Εκτός από τον κίνδυνο χημικής έκρηξης και πυρκαγιάς, αυτές οι εγκαταστάσεις μπορούν επίσης να συμβάλουν στη ρύπανση του αέρα και των υδάτων. Πολλές χώρες ρυθμίζουν προσεκτικά την κατασκευή και τη λειτουργία των εγκαταστάσεων παραγωγής πετροχημικών για τον μετριασμό των κινδύνων και των ζημιών που προκαλούνται στο περιβάλλον. Σε ορισμένες περιοχές, οι εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα (CO2) της πετροχημικής βιομηχανίας μελετώνται επίσης για να προσδιοριστεί η επίδρασή τους στο παγκόσμιο κλίμα.
Η ίδρυση της πετροχημικής βιομηχανίας σηματοδότησε ένα σημαντικό σημείο στην ανάπτυξη της ανθρώπινης τεχνολογίας κατασκευής. Με τα συνθετικά υλικά που προέρχονται από πετροχημικά, η κατασκευή δεν βασιζόταν πλέον πλήρως σε φυσικές ουσίες όπως το καουτσούκ και το βαμβάκι για τη δημιουργία καταναλωτικών αγαθών όπως ελαστικά και ρούχα. Πολλά προϊόντα στην αγορά περιέχουν συνθετικά υλικά που προέρχονται από την πετροχημική βιομηχανία, είτε στο ίδιο το προϊόν είτε στη συσκευασία.