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聚合物材料主要包括塑料、化学纤维和橡胶三大类。其中合成材料品种很多，它们是由石油化工生产的单体，经过聚合反应而制成的。有的具有天然材料所达不到的特殊性能，广泛用于工农业生产与日常生活，所以发展很快。在30年代世界聚合物材料的产量还未超过100kt，到80年代即已达到约80Mt，塑料占3/4。由于塑料比金属轻，所以按体积计，其产量今天早已超越金属材料了。

化工与能源的关系非常密切，还表现在化石燃料及其衍生的产品不仅是能源，而且还是化学工业的重要原料。以石油为基础，形成了现代化的强大的石油化学工业，生产出成千上万种石油化工产品。在化工生产中，有些物料既是某种加工过程（如合成气生产）中的燃料，同时又是原料，两者合而为一。

单元操作仍在继续发展和完善，如21世纪发展的颗粒学，作为粉体工程的一种理论，已应用于催化剂粒度设计、高温气体除尘、粮食干燥和输送。化学反应工程着眼于工业规模的化学反应过程的传递和动力学等规律，以解决反应器的设计和放大的问题。至于化工系统工程，则是运用系统工程的理论和方法，来解决化工过程优化问题的边缘学科。