В 2000 году заводом заинтересовались иностранные инвесторы - Шымкенский НПЗ был приобретен компанией «Харрикейн Хайдрокарбонз Лтд.», впоследствии поменявшей название на «ПетроКазахстан». 2005 год – компания «ПетроКазахстан Инк.» была приобретена компанией CNPCI, дочерним подразделением «Китайской Национальной Нефтегазовой Корпорации».
В 2007 году Шымкентский НПЗ приобрел еще одного акционера в лице национальной компании «КазМунайГаз» с 50%-ной долей владения. С тех пор основой успеха ПКОП являются два сильных акционера в лице национальных компаний двух государств – казахстанская КМГ и китайская CNPC.
2014 год был ознаменован началом реализации масштабного Проекта реконструкции и модернизации Шымкентского НПЗ, открывшего новую страницу в истории его развития. Проект был нацелен на повышение качества топлива до стандартов К4, К5, экологической безопасности производства, наращивание проектной мощности завода и объемов производства светлых нефтепродуктов для обеспечения потребностей казахстанского рынка. По своим масштабам Проект сравним со строительством нового НПЗ – за период его реализации построено 6 новых основных технологических установок, реконструировано порядка 10 вспомогательных блоков/установок и построено еще свыше 10 объектов общезаводского хозяйства, включая очистные сооружения, оборотное водоснабжение, хранение СУГ и т.п. Финансирование этого масштабного проекта было осуществлено за счет паритетных займов АО «КазМунайГаз – Переработка и Маркетинг» и CNPC E&D . Также был получен заем в АО «Банк развития Казахстана». Сумма инвестиций в реализацию проекта составила 1,8 млрд. долларов США.
В рамках реализации проекта модернизации и реконструкции была построена и введена в эксплуатацию установка производства серы мощностью 4 тыс. тонн в год (УПС-4000), ставшая первым технологически сложным объектом в новейшей истории ПКОП. Установка расширила продуктовую линейку новым продуктом – гранулированной серой и дала импульс развитию смежных отраслей в области, ввиду широкого применения серы, которая используется в химической и резиновой промышленности, в сельском хозяйстве и фармацевтике.
На заводе была введена первая в Казахстане автоматическая установка точечного налива нефтепродуктов с блоком рекуперации углеводородных паров, которая была спроектирована и построена с учетом экологических требований. Ее технология обеспечивает герметичный налив нефтепродуктов в вагоны-цистерны через телескопическое оборудование, что предотвращает выбросы углеводородных паров в атмосферу.
В 2017 году введен в эксплуатацию крупный технологический объект – установка изомеризации легких бензиновых фракций с блоком предварительной гидроочистки сырья, которая знаменует старт производства автобензинов экологических классов К4 и К5. Благодаря этой установке повышено октановое число бензина при одновременном снижении доли канцерогенного бензола в 5 раз. Ее ввод в эксплуатацию знаменовал успешное завершение первого этапа Проекта модернизации и переход на 100%-ное производство высокктановых автобензинов на ШНПЗ.
В августе 2018 года произошел ряд важных событий в рамках второго этапа Проекта модернизации. Так, 1 августа стартовала подача сырья на установку каталитического крекинга RFCC, 15 августа начато производство кондиционной продукции, а 30 августа состоялся полный перевод объектов второго этапа в режим опытной эксплуатации, что ознаменовало завершение реализации Проекта модернизации. Все цели Проекта были достигнуты, и особенно ярко это можно увидеть на примере показателей производства высокооктановых бензинов – объем выработки бензина АИ-92 вырос почти в 3,2 раза по сравнению с домодернизационным периодом, а АИ-95 и выше – в 16 раз! Сегодня проектная мощность Шымкентского НПЗ составляет 6 млн. тонн в год, глубина переработки составляет 81,6%.
Масштабная модернизация Шымкентского НПЗ с 2014 по 2018 годы позволила добиться главной цели - довести работу завода до уровня, отвечающего современным мировым стандартам нефтеперерабатывающих предприятий. Ввод в эксплуатацию новых установок позволил увеличить глубину переработки. Выросло производство бензина и дизеля, соответствующих экологическим классам К4 и К5.
Сегодня один из крупнейших отечественных переработчиков нефти обеспечивает не только внутренний рынок, но и экспортирует сырье.