氯碱化工板块是集团的核心业务板块，主要由天津大沽化工股份有限公司和天津渤天化工有限责任公司等企业组成。

    天津大沽化工股份有限公司隶属于天津渤海化工集团有限责任公司, 始建于1939年，位于天津市滨海新区，是一家大型国有氯碱和石油化工企业。公司主要产品及年产能为PVC 80万吨、烧碱60万吨、环氧丙烷15万吨、苯乙烯50万吨、ABS 40万吨、双氧水10万吨。“红三晶”牌烧碱和PVC荣获“中国名牌”产品称号。为落实中共中央国务院关于《京津冀协同发展规划纲要》的指示精神，优化城市空间和产业布局，提升渤化集团核心竞争力，天津市政府决定实施以天津大沽化工股份有限公司和天津渤天化工有限责任公司为主体的“两化”搬迁改造项目。项目建设地点为天津经济开发区南港工业区。项目主要包括2×180万吨/年甲醇制烯烃、20万吨/年环氧丙烷联产45万吨/年苯乙烯单体、60万吨/年离子膜烧碱/80万吨/年PVC、10万吨/年聚醚/3万吨/年聚合物多元醇、6万吨/年环氧乙烷、4万吨/年表面活性剂和减水剂、30万吨/年聚乙烯、2×30万吨/年聚丙烯、10万吨/年双氧水。

    天津渤天化工有限责任公司（原天津化工厂）隶属于天津渤海化工集团有限责任公司。始建于1938年，是国家大型氯碱化工企业，位于天津滨海新区。