ルイジアナ州 の石油精製所 。化学工業の一例化学工業は、工業用・特殊化学品 ・その他の化学物質 を開発・生産する企業 および諸組織の総称。現代の世界経済の中核をなす産業であり、原材料 （石油 、天然ガス 、空気 、水 、金属 、鉱物 ）を産業用および消費者 向け製品のための汎用化学品へと転換する。プラスチック 用ポリマー や合成繊維 といった石油化学 製品、酸 やアルカリ といった無機化学 品、肥料 ・殺虫剤 ・除草剤 といった農業化学 品、さらに産業ガス （英語版 ） 医薬品 などを包含する。
化学工業には、化学工学 者、化学 者、実験 技術者など多様な専門職が関与する。
化学物質は歴史を通じて製造・使用されてきたが、さまざまな用途向けに化学品を大量生産する重化学工業 の誕生は、産業革命 の幕開けと軌を一にする。
工業的手法により大量生産 された最初期の化学品の一つが硫酸 である。1736年、薬剤師 のジョシュア・ウォード （英語版 ） 硫黄 を硝石 とともに加熱し、硫黄を酸化 させて水 と結合させる製法を考案し、大規模な硫酸の実用的製造を初めて可能にした。ジョン・ローバック とサミュエル・ガーベット （英語版 ） スコットランド のプレストンパンズ で最初の大規模工場を設立し、硫酸製造に鉛室法 を用いた[ 1] [ 2]
1831年のチャールズ・テナント （英語版 ） セント・ロロックス化学 （英語版 ） 18世紀 初頭、布の漂白 は古尿 や酸乳 （英語版 ） 日光 に晒す方法が一般的で、生産上の重大なボトルネック となっていた。18世紀半ばには硫酸や石灰 の利用が進んだが、画期的だったのはチャールズ・テナント （英語版 ） さらし粉 の発見である。これは乾燥した消石灰 に塩素 を反応 させて得られ、安価で有効な製品として成功した。彼はグラスゴー 北方にセント・ロロックス化学 （英語版 ） [ 3]
ソーダ灰 （炭酸ナトリウム）は古代からガラス 、繊維 、石鹸 、紙 の製造に用いられ、西欧では灰カリ （英語版 ） 木灰 が利用されてきた。しかし18世紀には森林 資源の減少により不経済となり、フランス科学アカデミー は海塩 （塩化ナトリウム）からアルカリ を製造する方法に2400リーヴル の賞金を懸けた。ルブラン法 は1791年にニコラ・ルブラン によって特許化され、彼はサン＝ドニ に工場を建設した[ 4] フランス革命 のため、彼は賞金を受け取れなかった[ 5]
英国ではルブラン法が広まった[ 5] ウィリアム・ローシュ （英語版 ） タイン川 沿いのロッシュ・ウィルソン・アンド・ベル （英語版 ） 関税 のため規模は小さくとどまった。関税撤廃後、英国の炭酸ソーダ産業は急速に拡大し、ジェームズ・マスプラット （英語版 ） リヴァプール 工場や、テナントのグラスゴー近郊の複合施設は世界最大の化学生産拠点となった。1870年代には、英国の年間炭酸ソーダ生産は20万トンに達し、他国の合計を上回った。
エルネスト・ソルベイ 。ソーダ灰 の改良工業製法を特許化。巨大工場群は産業革命の成熟とともに生産品目の多様化を進めた。当初、炭酸ソーダ製造では多量のアルカリ性廃棄物 が環境中に放出され、1863年には最初期の環境法 制の一つが制定されて規制が強化され、基準超過者には重い罰金 が科された。やがてアルカリ廃棄物から有用な副産物を得る方法が考案された。
ソルベイ法 はベルギー の工業化学者エルネスト・ソルベイ により1861年に開発された。1864年、ソルベイ兄弟はベルギーのシャルルロワ に工場を建設し、1874年にはフランスのナンシー に大規模工場へと拡張した。この新法はルブラン法に比べて経済的かつ低公害 であり、急速に普及した。同年、ルードウィッヒ・モンド がソルベイのもとを訪れて実施権を取得し、ジョン・ブランナー （英語版 ） ブランナー・モンド （英語版 ） イングランド のウィニントン （英語版 ）
化石燃料 由来の化学製品の製造は19世紀 初頭に本格化した。ガス灯 用の石炭ガス 製造に伴って生じるコールタール およびアンモニア性液 の残渣は、1822年からエディンバラ のボニントン化学工場 （英語版 ） ナフサ 、クレオソート油 、瀝青 、カーボンブラック 、塩化アンモニウム が製造された[ 6] 硫酸アンモニウム 肥料（硫安）、アスファルト 舗装材、コークス油、コークス なども製品群に加わった。
19世紀 後半には生産量と製造品目の双方で爆発的な拡大が見られ、ドイツ に大規模化学工業が興り、のちにアメリカ合衆国 でも発展した。
ドイツ企業BASF の工場（1866年） 農業 用の人工肥料 の工業的生産は、ジョン・ベネット・ロウズ （英語版 ） ロザムステッド研究所 （英語版 ） ロンドン 近郊にリン酸二水素カルシウム の製造工場を設立した。ゴム の加硫 は1840年代にアメリカのチャールズ・グッドイヤー とイギリスのトーマス・ハンコック （英語版 ） ウィリアム・パーキン はロンドンで最初の合成染料 を発見し、アニリン を部分変換して得た粗混合物をアルコール で抽出することで、強い紫色を呈する物質を得た。彼はまた最初の合成香料 も開発した。ドイツ産業は合成染料分野を急速に支配し、BASF、バイエル 、ヘキスト の三社は数百種類の染料 を生産した。1913年までに、ドイツは世界の染料供給のほぼ90％を生産し、その約80％を輸出した[ 7] ハーバート・ヘンリー・ダウ がかん水 から電気化学 的手法で化学品を製造して商業的成功を収め、同国の化学工業の発展を後押しした[ 8]
石油化学 工業は、スコットランド の化学者ジェームズ・ヤング (化学者) （英語版 ） カナダ のエイブラハム・パイニオ・ゲスナー （英語版 ） 石油 製造事業に遡る。最初のプラスチック は英国の冶金 学者アレクサンダー・パークス （英語版 ） パークシン として特許を取得した[ 9] 溶媒 で処理したニトロセルロース に基づくセルロイド系材料であり、1862年のロンドン国際博覧会 に出品され、プラスチックの美観・実用の多くの現代的用途を先取りした。植物油 から石鹸 を工業生産する事業は、初代リーバヒューム子爵ウィリアム・リーバ （英語版 ） ジェームズ が1885年にランカシャー で開始し、グリセリン と植物油を用いるウィリアム・ハフ・ワトソン考案の化学プロセスに基づいていた[ 10]
1928年にソ連で刊行された『ドイツの化学工業と未来の戦争』 1920年代までに、化学企業は大規模コングロマリット へと集約され、ドイツのIG・ファルベンインドゥストリー 、フランスのローヌ・プーラン 、英国のインペリアル・ケミカル・インダストリーズ が成立した。アメリカ合衆国では、デュポン が20世紀 初頭に大手化学企業へと成長した。
ポリエチレン 、ポリプロピレン 、ポリ塩化ビニル 、ポリエチレンテレフタレート 、ポリスチレン 、ポリカーボネート などのポリマー ・プラスチックは、世界の化学工業生産量の約80％を占める[ 11] 消費財 に用いられるのみならず、農業、製造業 、建設業 、サービス産業 など多部門で使用される。主要な産業顧客には、ゴム・プラスチック製品、繊維 ・衣料 、石油精製、パルプ ・紙 、一次金属 などが含まれる。化学産業は世界でほぼ5兆米ドル規模の事業であり、EU および米国の化学企業が世界最大の生産者である[ 12]
化学工業の売上は、概ね基礎化学品（金額ベースで約35～37％）、ライフサイエンス（30％）、特殊化学品（20～25％）、消費者向け製品（約10％）の区分に大別される[ 13]
スロバキア共和国 、ブラチスラヴァ 。スロヴナフト （英語版 ） 基礎化学品は、ポリマー、バルク石油化学および中間体、その他の誘導体・基礎工業品、無機化学品、肥料を含む幅広い化学品群を指す。
ポリマーは基礎化学品最大の分野であり、あらゆる種類のプラスチックと合成繊維 を包含する。プラスチックの主要市場は包装 であり、次いで住宅 建設、容器 、家電機器 、配管 、輸送 、玩具 、遊具 などが続く。
ポリエチレン （PE）：主として包装用フィルムに用いられ、牛乳 ボトル、各種容器、配管などにも使用される。ポリ塩化ビニル （PVC）：主に建設市場向けの配管や外装材に用いられ、規模は小さいが輸送・包装用途にも使用される。ポリプロピレン （PP）：生産規模でポリ塩化ビニルに匹敵し、包装、家電、容器から衣料、カーペット に至るまで幅広い市場で用いられる。ポリスチレン （PS）：主に家電・包装、さらに玩具・レジャー用途に使用される。ポリマーの主原料は、エチレン 、プロピレン 、ベンゼン などの基礎石油化学製品である。
石油化学品および中間化学品は、主として液化石油ガス （LPG）、天然ガス 、原油 分留物から製造される。製造量の多い製品には、エチレン、プロピレン、ベンゼン 、トルエン 、キシレン 、メタノール 、塩化ビニルモノマー （VCM）、スチレン 、ブタジエン 、エチレンオキシド が含まれる。これらの基礎（汎用）化学品は、多くのポリマーや、特に特殊化学品分野向けのより複雑な有機化学品の起点となる。
その他の誘導体 ・基礎工業品には、合成ゴム 、界面活性剤 、染料 ・顔料 、テレピン油 、合成樹脂、カーボンブラック 、爆発物 、ゴム製品などが含まれ、基礎化学品の販売高の約20％を占める。
無機化学 品（売上ベースで約12％）は最古の化学カテゴリであり、製品には塩 、塩素 、苛性ソーダ （水酸化ナトリウム）、ソーダ灰 （炭酸ナトリウム）、酸類（硝酸 、リン酸 、硫酸 など）、二酸化チタン 、過酸化水素 が含まれる。
肥料は最小のカテゴリ（約6％）で、リン酸塩 、アンモニア 、ポタッシュ （英語版 ）
ライフサイエンス（金額ベースで約30％）には、医薬品 、処方薬 、動物用医薬 、ビタミン 、農薬 が含まれる。量は他分野より小さいが、製品価格は1ポンド（約0.45キログラム）当たり10米ドル超、産業成長率はGDP成長率の1.5～6倍、研究開発費は売上高の15～25％に達することが多い。ライフサイエンス製品は一般に高い品質が求められ、米国食品医薬品局 （FDA）のような政府機関による厳格な審査を受ける。農薬はこの区分の約10％を占め、除草剤、殺虫剤、殺菌剤 を含む[ 13]
特殊化学品は高付加価値で成長の速い化学品群で、最終用途市場は多岐にわたる。典型的な成長率はGDP成長率の1～3倍で、価格は1ポンド当たり1米ドル超である。一般に革新性を特性とし、含有成分そのものではなく機能に基づいて販売される。製品には、電子化学品、産業ガス、接着剤 ・コーキング 、塗料 ・塗装用品 、産業用・業務用洗浄剤 、触媒 などが含まれる。2012年時点（ファインケミカルを除く）で、世界の特殊化学品市場は5,460億米ドル規模であり、その内訳は塗料・コーティング・表面処理33％、先進ポリマー27％、接着剤・シーラント14％、添加剤13％、顔料・インキ13％であった[ 14]
特殊化学品はエフェクト（効果）化学品、パフォーマンス（性能）化学品として販売される。しばしば配合品（製剤）として供給されることがあり、ほぼ常に単一分子製品であるファインケミカルとは対照的である。
現代における主要な化学メーカーは、多国籍に事業拠点と工場を有するグローバル企業である。以下は、2015年の化学売上高による上位25社の一覧である（注：一部企業では、化学売上高は総売上高の一部にとどまる）[ 15]
順位 企業 2015年化学売上高（10億米ドル） 本社所在地 1 BASF $63.7 ルートヴィヒスハーフェン , ドイツ2 ダウ・ケミカル $48.8 ミッドランド (ミシガン州) , アメリカ3 中国石油化工 $43.8 北京 ,中国4 サウジ基礎産業公社 $34.3 リヤド ,サウジアラビア 5 台湾プラスチックグループ $29.2 高雄 ,台湾 6 イネオス $28.5 7 エクソンモービル $28.1 アービング (テキサス州) , アメリカ8 ライオンデルバセル （英語版 ） $26.7 ヒューストン ,テキサス ,アメリカ,
9 三菱ケミカル $24.3 東京 ,日本 10 デュポン $20.7 ウィルミントン (デラウェア州) , アメリカ11 LG化学 $18.2 ソウル ,大韓民国 12 エア・リキード $17.3 パリ , フランス13 リンデグループ $16.8 ミュンヘン , ドイツ、ニュージャージー , アメリカ
14 アクゾノーベル $16.5 アムステルダム , オランダ15 PTTグローバルケミカル （英語版 ） $16.2 バンコク ,タイ 16 東レ $15.5 17 エボニック $15.0 エッセン , ドイツ18 PPGインダストリーズ $14.2 ピッツバーグ ,ペンシルベニア州 , アメリカ19 ブラスケム $14.2 サンパウロ , ブラジル20 ヤラ・インターナショナル $13.9 オスロ ,ノルウェー 21 コベストロ $13.4 レーヴァークーゼン , ドイツ22 住友化学 $13.3 23 リライアンス・インダストリーズ $12.9 ムンバイ ,インド 24 ソルベイ $12.3 ブリュッセル ,ベルギー 25 バイエル $11.5 レーヴァークーゼン , ドイツ
化学工学の観点では、化学産業は化学反応 や精製 法などのケミカルプロセス を用いて、固体 ・液体 ・気体 の多様な物質 を製造する産業 である。これら製品の大半は他の品目の製造に用いられるが、一部は直接消費者 にも供給される。溶剤 、農薬 、苛性ソーダ 、炭酸ソーダ 、ポルトランドセメント などは消費者が用いる製品の例である。
この産業には、無機 ・有機 の工業化学品、セラミック 製品、石油化学 品、農業化学 、ポリマー とゴム （エラストマー ）、オレオケミカル （英語版 ） 油脂 ・ろう ）、爆発物 、香料 ・芳香化合物 などの製造業者が含まれる。代表例は次の表のとおり。
製品類型 例 無機 工業アンモニア ,塩素 ,水酸化ナトリウム ,硫酸 ,硝酸 有機 工業アクリロニトリル ,フェノール ,エチレンオキシド ,尿素 セラミック 製品シリカ れんが,フリット石油化学 エチレン ,プロピレン ,ベンゼン ,スチレン 農業化学 肥料 ,殺虫剤 ,除草剤 ポリマー ポリエチレン ,ベークライト ,ポリエステル エラストマー ポリイソプレン ,ネオプレン ,ポリウレタン オレオケミカル （英語版 ） ラード ,大豆油 ,ステアリン酸 爆発物 ニトログリセリン ,硝酸アンモニウム ,ニトロセルロース 香料 ・芳香化合物 安息香酸ベンジル ,クマリン ,バニリン 産業ガス （英語版 ） 窒素 ,酸素 ,アセチレン ,亜酸化窒素
石油 、ガラス 、塗料 、インキ 、コーキング 、接着剤 、医薬品 、食品加工 が含まれる。
タービン発電機 のプロセスフロー図 （英語版 ） 熱 、摩擦 、圧力 、排出物 、汚染 物質など、操業停止を招き得る条件に耐える、あるいはそれらを制御 できる持続可能なシステムの設計方法を理解しておく必要がある。化学プラント では、反応容器内で化学反応を進めて新物質を生成する。多くの場合、触媒 を用い、耐食性 装置を用いた高温・高圧条件下で反応が行われる。反応生成物は、蒸留 （特に分留 ）、沈殿 、結晶 化、吸着 、ろ過 、昇華 、乾燥 など多様な手段で分離される。
工程および製品は、製造中および製造後に専用計測機器や構内品質管理 ラボで試験され、安全運転と規格 適合が確保される。さらに、より多くの組織が化学品コンプライアンスソフトウェアを導入し、製品品質と製造基準の維持に努めている[ 16] パイプライン 、タンク車 （鉄道 ）、タンクローリー （固体・液体の双方）、ボンベ （シリンダー ）、ドラム缶 、瓶 、箱 などが用いられる。化学企業はしばしば製品・プロセスの開発・試験のための研究開発 ラボを有し、パイロットプラント を含むことがある。これら研究 施設は、生産工場とは別サイトに置かれる場合がある。
蒸留塔 化学製造の規模は、総量の大きい石油化学品・汎用化学品から、特殊化学品、そして最も小規模なファインケミカル へと階層化される傾向がある。
石油化学および汎用化学品の製造ユニットは、概して単一製品の連続プロセスで運転される。すべての石油化学・汎用化学品が同一の場所で製造されるわけではないが、関連製品群を集積して配置することで、産業共生 （英語版 ） 原料 ・エネルギー ・設備 の効率化、その他の規模の経済 を実現することが多い。
世界最大規模で製造される化学品は、限られた製造拠点で生産される。例えば、アメリカメキシコ湾岸地域 （英語版 ） テキサス州 ・ルイジアナ州 、英国ティーサイド （英語版 ） ロッテルダム などである。こうした大規模拠点には、設備や発電所 、港湾 、道路鉄道ターミナル といった大規模インフラ を共有する製造ユニットのクラスターが形成される。前述の集積と統合の例として、英国の石油化学・汎用化学品の約50％が、ティーサイドにあるイングランド北東部のプロセス製造 （英語版 ）
特殊化学品およびファインケミカルの製造は、主として離散的なバッチ製造 （英語版 ） 工業地域 に立地する場合も少なくない。
フィンランド ・オウル にあるケミラ の化学プラント 米国では主要な化学企業が170社存在し[ 17] 米ドル 規模である。同国の化学産業は大幅な貿易黒字 を計上し、100万人超を雇用している。また、製造業の中でエネルギー消費第2位の産業であり、年間50億米ドル超を公害 対策に支出している。
欧州では、化学・プラスチック・ゴム分野が最大級の産業部門であり[ 18] 製造業 の貿易黒字の3分の2を占めてきた。
2012年には、化学部門はEU製造業付加価値の12％を占めた。欧州は依然として世界最大の化学貿易 地域であり、世界輸出の43％、世界輸入の37％を担う[ 19] ユーロ に達する[ 20]
1991年から2011年の20年間で、欧州化学産業の売上は2,950億ユーロから5,390億ユーロへと継続的に増加した。にもかかわらず、世界化学市場に占める欧州のシェアは36％から20％へと低下した。これは、インドや中国など新興市場における生産・販売の急増によるものであり[ 21] 欧州化学工業協会 （英語版 ） 欧州連合 の化学品売上の71％はドイツ、フランス、英国、イタリア、オランダの5か国で占められている[ 22]
化学産業は、中国、インド、韓国、中東 、東南アジア 、ナイジェリア 、ブラジル で成長を遂げた。この成長は、原料の入手性・価格、労働・エネルギーコスト、経済成長率 の差、環境規制 圧力の変化に駆動されている。
主要企業が化学産業の主生産者として台頭するのと同様に、国・地域別の輸出可能な化学品生産額（単位：十億米ドル）に基づく産業国の順位も注目される。化学産業は世界的な広がりを持つが、世界の3.7兆米ドルの化学品生産の大半は限られた先進工業国が占める。2008年には、米国だけで6,890億米ドル、世界化学生産の18.6％を生産した[ 23]
ソーダ工業 :食塩 の電気分解によって得られる水酸化ナトリウム （苛性ソーダ）および塩素 、またはそれらを原料とした製品を製造する化学工業。アンモニア工業 : 窒素を含む無機化合物を製造する化学工業。製品の代表としてはアンモニア 、硝酸 とその塩がある。硫酸工業 : 硫黄を含む無機化合物を製造する化学工業。製品の代表としては亜硫酸 、硫酸 とその塩がある。精密無機化学工業 : 特定の用途にのみに使用される無機化合物（無機ファインケミカルズと呼ばれる。電子材料、塗料 、薬品などである）を製造する化学工業。ウィキメディア・コモンズには、
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