2021年12月18日，镇海炼化二期扩能和高端新材料项目全面机械竣工，创造了国内同体量项目群建设中自主创新应用最广、智能化程度最高、节能降耗最优等多项纪录。至此，镇海炼化的炼油能力提升至4000万吨级，使其所在的浙江宁波石化基地炼油总能力突破5000万吨级，成为全国规模最大、技术最先进、竞争力最强的世界级石化产业基地。
镇海炼化二期扩能和高端新材料项目总投资416亿元，于2022年6月开工。项目涵盖常压蒸馏、催化裂化、聚丙烯等18套装置。包括新建1,100万吨/年炼油、60万吨/年丙烷脱氢及下游加工装置等。
新增产能全面聚焦化工型流程，将催生“炼油-丙烷脱氢-丙烯-丙烯腈-ABS/蛋氨酸，炼油-液化气-异壬醇-环保型增塑剂”等多条高附加值的特色产业链，重点发展高端聚烯烃、高端新材料、高端化学品等产品，每年可为下游提供近800万吨相关产品，为长三角地区汽车、家电、纺织等优势产业的产业链完整度、竞争力提供强有力的支持，拉动上下游产业链万亿级产值。
项目广泛应用智能化技术，实现了数字工厂与物理工厂同步交付，使用了完全自主的国产化工业操作系统及自主可控的国产化实时数据库，深入运用工业互联网生态平台，有效支撑了运行决策和管理。
镇海炼化改扩建之前拥有2300万吨/年原油加工能力，为中石化旗下最大的原油加工炼油企业，是国内首家世界级水平的炼油企业。“十三五”时期，中石化打造镇海等4个世界级炼化基地。镇海炼化成为石化产业基地部署的主场，按照规划，“十四五”期间扩建1500万吨/年炼油、120万吨年乙烯项目。其中，扩建项目分两期进行。
镇海一期项目自2020年初动工，2021年底正式投料试车，镇海基地形成2700万吨/年炼油和220万吨/年乙烯产能。
镇海二期项目自2022年6月开工建设，2024年10月末总体项目实现装置中交，历时两年多顺利完成项目建设。镇海炼化二期项目投产之后，炼油能力将达到3800万吨/年，全年原油加工能力将达到4000万吨/年，成为规模仅次于浙石化的全国第二大炼油企业。至此，浙江省坐拥两家国内规模最大的炼油企业，已然成为达到国际石化产业基地水平的标杆省份。另外，同样坐落于浙江的大榭石化炼化一体化项目正在建设，计划2025年一季度投产。届时，浙江省区域内三家炼厂均达到千万吨级规模，总炼油能力将达到9000万吨，总量规模位列全国前三。
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