石油化工板块是集团的核心业务板块，主要由天津渤海石化有限公司等企业组成。

       天津渤海石化有限公司是天津渤海化工集团直属大型国有全资子公司，占地面积35.2万平方米。坐落于天津临港经济区，处于环渤海经济区的中心地带，地理位置优越，南接南港工业区，西邻滨海新区中部新城，东临渤海，与天津港、东疆保税港区相呼应，形成强大的港口经济带，交通便捷顺畅，便于货物运输流通。

    渤海石化拥有60万吨丙烷脱氢制丙烯生产装置（简称PDH装置），是集团公司渤化园重要的产品链优化完善项目，得到了天津市委、市政府的高度重视，被列入天津市第五批20项重大工业项目，在渤化集团中占有重要位置，其示范意义也受到国际、国内的广泛关注。丙烯作为石化基础原料产品，广泛用于制丁辛醇、丙烯腈、环氧丙烷、环氧氯丙烷、丙酮、聚丙烯等。渤海石化PDH装置是采用美国鲁姆斯公司的世界一流专利技术，具有收率高、能耗少、低碳化、运行稳定等特点，符合国家产业鼓励政策和滨海新区排放标准。

2018年该公司被评为我市市级“绿色工厂”，通过国家安全生产标准化一级认证，通过质量、环境、职业健康安全、能源四体系认证。多次荣获各级政府授予的安全、环保示范企业、优秀企业荣誉称号。