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化工生产过程是指对原料进行化学加工，最终获得有价值产品的生产过程。一般可将其概括为原料预处理、化学反应、产品的分离和精制三大步骤。
原料预处理的主要目的是使初始原料达到反应所需要的状态和规格。例如，固体须破碎、过筛；液体须加热或汽化；有些反应物要预先脱除杂质，或配制成一定的浓度。在多数生产过程中，原料预处理本身就很复杂，要用到许多物理和化学的方法和技术，有些原料预处理成本占总生产成本的大部分。
通过化学反应完成由原料到产物的转变是化工生产过程的核心。反应温度、压力、浓度、催化剂（多数反应需要）等其他的物料性质及反应设备的技术水平等各种因素对产品的数量和质量有重要影响，是化学工艺学研究的重点内容。
化学反应类型繁多，若按反应特性分类，有氧化、还原、加氢、脱氧、歧化、异构化、烷基化、脱烷基、分解、水解、水合、耦合、聚合、缩合、酯化、磺化、硝化、卤化、重氮化等众多反应；若按反应体系中物料的相态分类，有均相反应和非均相反应（多相反应）；若根据是否使用催化剂来分类，有催化反应和非催化反应。
实现化学反应过程的设备称为反应器。工业反应器的类型众多，不同反应过程所用的反应器形式不同。反应器若按结构特点分类，有管式反应器（可装填催化剂，也可空管）、床式反应器（装填催化剂，有固定床、移动床、流化床及沸腾床等）、釜式反应器和塔式反应器等；若按操作方式分类，有间歇式、连续式和半连续式三种；若按换热状况分类，有等温反应器、绝热反应器和变温反应器，换热方式有间接换热式和直接换热式。
分离和精制的目的是获取符合规格的产品，并回收、利用副产物。在多数反应过程中，诸多原因致使反应后产物是包括目的产物在内的许多物质的混合物，有时目的产物的浓度甚至很低，必须对反应后的混合物进行分离、提浓和精制才能得到符合规格的产品。同时要回收剩余反应物，以提高原料利用率。
分离和精制的方法和技术是多种多样的，通常有冷凝、吸收、吸附、冷冻、闪蒸、精馏、萃取、渗透膜分离、结晶、过滤和干燥等，不同生产过程可以有针对性地采用相应的分离和精制方法。分离出来的副产物和“三废”也应加以利用或处理。
原料需要经过物质和能量转换的一系列加工，方能转变成所需产品。实施这些转换需要有相应的功能单元来完成，按物料加工顺序将这些功能单元有机地组合起来，则构筑成工艺流程。将原料转变成化工产品的工艺流程称为化工生产工艺流程。
化工生产中的工艺流程各式各样，不同产品的生产工艺流程固然不同；同一产品用不同原料来生产，工艺流程也大不相同；有时即使原料相同，产品也相同，若采用的工艺路线或加工方法不同，在工艺流程上也有区别。
工艺流程多采用图示方法来表达，称为工艺流程图，即将一个过程的主要设备、机泵、控制仪表、工艺管线等按其内在联系结合起来，实现从原料到产品的过程所构成的图。
在化学工艺学教科书中主要采用工艺流程示意图，它简明地反映出由原料到产品过程中各物料的流向和经历的加工步骤，从中可了解每个操作单元或设备的功能及相互之间的关系、能量的传递和利用情况、副产物和“三废”的排放及其处理方法等重要工艺和工程知识。
工艺流程的组织或合成是化工过程的开发和设计中的重要环节。组织工艺流程需要有化学、物理的理论基础及工程知识，要结合生产实践、借鉴前人的经验。同时，要运用推论分析、功能分析、形态分析等方法论来进行流程的设计。
推论分析法是从“目标”出发，寻找实现此“目标”的“前提”，将具有不同功能的单元进行逻辑组合，形成一个具有整体功能的系统。
功能分析法是缜密地研究每个单元的基本功能和基本属性，然后组成几个可以比较的方案以供选择。因为每个功能单元的实施方法和设备型式通常有许多种选择，因而可组织出具有相同整体功能的多种流程方案。
形态分析法是对每种可供选择的方案进行精确的分析和评价，择优汰劣，选择其中最优方案。评价需要有判据，而判据是针对具体问题来拟定的，原则上应包括：①是否满足所要求的技术指标；②技术资料的完整性和可信度；③经济指标的先进性；④环境、安全和法律等。