Грамматический словарь Зализняка (склонения слова):
Нефтехимия, нефтехимии, нефтехимии, нефтехимий, нефтехимии, нефтехимиям, нефтехимию, нефтехимии, нефтехимией, нефтехимиею, нефтехимиями, нефтехимии, нефтехимиях
нефтехи́мия
НЕФТЕХИМИЯ -и; ж. Раздел химии, изучающий состав, свойства и процессы переработки нефти и её компонентов.