化工研究部由宋應星兼任部長，負責研究焦化產品以及三酸兩鹼。
焦化產品主要研究煉焦產生的煤焦油、煤氣、蠟油、汽油、柴油等化學產品。
煤焦油是煤炭乾餾時生成的具有刺激性臭味的黑色或黑褐色粘稠狀液體。煤焦油一般作為原料製取各種化工產品，也可直接利用。
煤焦油與水在高溫下融化後可製成尼龍纖維。
尼龍纖維廣泛應用於民用、工業、國防方面，可製作布料、針織品、纜繩、帳篷、漁網、降落傘、軍服等。採用尼龍纖維製作的衣物結實耐磨，尼龍絲襪曾引起了襪業革命。
尼龍纖維又名錦綸，與滌綸、腈綸並稱三大合成纖維。
滌綸又名的確良，具有出色的抗皺性和保形性，製作的衣物挺括不皺。主要從石油、煤和天然氣中取得。一般用來做外套服裝、各類箱包和帳篷等戶外用品。
腈綸有人造羊毛之稱。具有彈性好、柔軟、膨鬆、易染、不怕蟲蛀等優點，可製成毛料、毛線、毛毯、人造毛皮、長毛絨、運動服、水龍帶等。
以煤焦油為原料可製取合成樹脂。
合成樹脂可用於製造各種膠水、膠帶等粘合材料。可用於製造各種塑膠袋、塑膠瓶、塑膠容器等塑膠製品。還可以用於製造各種輪胎、橡膠密封圈、橡膠管等橡膠製品。
早期的合成樹脂以煤焦油產品為主，後期以石油和天然氣的產品為主。在1940年以前，以煤焦油為原料的合成樹脂，一直居各種合成樹脂產量之首。
合成樹脂與合成纖維、合成橡膠並稱世界三大合成材料。合成樹脂是產量和消費量最高的合成材料。
合成橡膠的主要原料為石油、天然氣。天然橡膠是經過硫化後的橡膠材料。二戰後，合成橡膠的總產量開始大大超過天然橡膠。
煤氣作為民用燃料使用，成立中華煤氣，研究煤氣的提取、液化以及罐裝和管道輸送技術，研製煤氣灶、熱水器等產品。
1812年，英國倫敦建造了世界上第一個煉焦煤氣廠，生產出的煤氣最初主要用於照明，被稱為照明燃氣。
1865年，英國人在上海建立第一家煤氣廠“大英自來火房”，這是上海也是中國的第一家公用事業單位。煤氣路燈取代了原先的煤油燈，在馬路上大放光明。上海因此成為亞洲第一個使用煤氣的都市。
三酸兩鹼即硫酸、鹽酸、硝酸和燒鹼、純鹼。三酸兩鹼是最重要的通用基礎化工原料，幾乎全部的化工細分都要用到。
三酸兩鹼的製作其實很簡單，但在明代要大規模生產還需要時間研究實驗。
硫酸在中國隋唐時候就有了，生產硫酸最古老的方法是用綠礬或黃鐵礦石為原料，放在蒸餾釜中煅燒製取。
綠礬為含硫酸亞鐵的礦石。將綠礬礦石打碎，加水加熱溶化，繼續加熱蒸發部分水分，放冷待自然結晶，取出結晶塊即得綠礬。
鹽酸是一種酸性溶液，將食鹽和濃硫酸放人蒸餾釜中加熱，可製取硫酸鈉，將逸出的刺激性氣體用水吸收，就得到鹽酸。
硝酸在宋應星《天工開物》的製取方法，將硝石放在密閉的容器裡煅燒，得到二氧化氮，將二氧化氮溶於水得到硝酸。
純鹼也叫蘇打，化學名碳酸鈉。在中國有很長的歷史，將各種草木植物燒成草木灰，再把草木灰放在乾淨的紗布上，用水衝淋，就得到含有純鹼的鹼水。
雲南的程海湖是中國唯一的鹼水湖，從鹼水湖中蒸發結晶，也可以得到純鹼。
以食鹽和石灰石為原料，把食鹽製成飽和食鹽水，吸收氨氣成氨鹽水；再把石灰石煅燒釋出的二氧化碳通入氨鹽水中碳化得碳酸氫鈉，過濾後煅燒便得純鹼。過濾的母液含氯化氨，加入石灰乳並蒸餾可回收氨