上述這些技術改造，投資隻有新建裝置的三分之一左右，煉油能力接近翻了一番，二次加工能力同步提高，以較少的投資取得了較高的經濟效益。
二、綜合利用，發展化肥、化纖生產
六十年代末、七十年代初，大慶煉油廠在搞好煉油生產建設的同時，又開拓了新的生產建設領域——綜合利用煉廠氣體和大慶油田的天然氣資源，生產農業急需的化肥和人民生活需要的合成纖維。大慶煉油廠隨之改名為大慶石油化工總廠。
在向石油化工的進軍中，大慶石化總廠首先建設了化肥生產係統。一九七○年，他們采用國內自己的技術，由吉林省第九設計院和大慶油田設計院共同設計，並采用國產設備，建成了中型合成氨裝置，以油田氣為原料，年產合成氨6萬噸。同年，又由北京化工設計院設計，建成中型硝酸銨裝置，年產硝酸銨11萬噸。這兩套化肥裝置建成投產後，使過去當作燃料燒掉的油田氣得到了利用，有力地支援了農業生產。
隨著原油加工量的增長，大慶石化總廠煉油係統副產的裂化氣越來越多。為了充分利用這些氣體資源，一九七一年至一九七四年，他們又采用國內化纖科研成果，以丙烯氨氧化法的工藝路線，建成了年設計能力為5000噸的丙烯腈單體生產裝置和3000噸的腈綸抽絲裝置，同時還建成了以丙烯腈副產物為原料、年產1300噸的硫酸銨裝置，以及為丙烯腈裝置提供原料的氣體分餾裝置。在建設丙烯腈生產裝置的過程中，他們與有關兄弟單位協作，成立10幾個調查組，跋涉萬裏，走訪50多個單位，解決了特殊金屬材料缺乏的困難，保證了建設的進度。裝置建成投產後，每年向市場提供3000噸腈綸絲，相當於2100萬米棉布所需的棉紗。
在應用國內技術和裝備發展中型化肥生產的基礎上，一九七四年國家批準大慶石化總廠引進建設一套年產30萬噸合成氨和年產48萬噸尿素的大型化肥裝置。化肥裝置分別采用美國凱洛格公司和荷蘭斯塔萊邦公司的技術，並由美國凱洛格公司和荷蘭凱洛格大陸公司承包建設。工程總投資2.52億元，其中國外部分1.64億元，國內配套部分0.88億元。
一九七四年五月十二日，大慶石化總廠的大化肥工程破土動工。在施工過程中，建設者克服了許多困難，用兩年零三十六天時間，挖土方100萬立方米，完成建築麵積7.7萬平方米，安裝各種設備3000多台、件，敷設管線130多公裏，達到了較高的施工水平。
大型設備的吊裝，是大化肥施工建設的一大技術難關。整個工程中，要吊裝9座重量為100—300多噸的超重超限大型設備。他們在吊裝設備能力不足的情況下，自製大扒杆，采取卷揚機和吊車合用，采用整體組織吊裝方法，使全部大型設備吊裝達到一次成功。尿素裝置的鋼結構大框架，不但是個近百噸重的龐然大物，而且安裝位置在30.5米高的混凝土構築物上，難度很大。外國專家堅持要分片吊裝，但中國的工程技術人員采用了自己的方案，終於整體一次吊裝就位成功，使工期提前了一半時間。
在施工建設中，他們重視質量，提出了“對工程負責一輩子”的奮鬥口號。尿素裝置的造粒塔，高68.5米，直徑30餘米，是全廠最高的大型水泥構築物，國外設計的質量標準要求垂直度偏差控製在千分之一。當時正值嚴冬，施工條件差，為了避免留下縫隙，這個廠采用滑模澆鑄新工藝，每天二十四小時連續施工，使塔壁裏實外光，垂直偏差僅為三千五百分之一，大大超過了設計標準。
一九七六年六月，大化肥工程比合同期提前一個月勝利建成，經國家驗收，施工質量全部合格。同年八月開始試運轉，九月六日生產出合格的合成氨，九月十三日生產出合格的尿素。
為了使這套現代化的大型裝置順利試運投產，大慶石化總廠的職工根據“洋為中用”的原則，對國外技術注意吸收、消化。他們一方麵請外國專家講課，傳授生產技術，另一方麵根據自己的經驗，對國外提供的操作手冊進行必要的修改、補充，製訂出符合本廠實際情況的試運投產方案，從而取得了試運投產一次成功。與國外相比，美國同類型合成氨廠開車平均先進水平是四十六天，大慶石油化工總廠隻用了三十八天，創出了高水平。
為了提高煉油和石油化工的生產技術水平，大慶石化總廠組建並充實擴大了自己的科研隊伍，積極開展科學研究工作，取得了一大批成果。其中填補國內石油化工工藝技術空白的重大成果有：（1）甲苯熱脫甲基製苯。這是為解決甲苯過剩而純苯不足的問題而提出的課題，一九七二年十二月至一九七三年六月完成實驗室研究，一九七五年十二月經總廠自建的甲苯熱脫甲基製苯工業試驗裝置試驗，證明工藝合理，產品合格，是擴大國內純苯生產的一條新途徑。該項目一九七八年榮獲全國科學大會獎。（2）二甲苯分離。這是為解決從混合二甲苯中把對二甲苯、鄰二甲苯、間二甲苯、乙基苯分離出來而提出的課題，於一九七一年至一九七三年進行研究試驗，並采用分子篩模擬移動床技術建立了小型生產裝置，於一九七四年八月得到了純度為99%、收率為90%的對二甲苯。後又經過中型試驗，於一九七七年十月建成了國內第一套年產1.8萬噸的二甲苯分離裝置，經標定，各項工藝指標均接近或達到美國UOP公司Pares的工藝水平。此項成果獲一九七八年全國科學大會獎。（3）變壓吸附分離空氣製取富氧。一九七六年三月開始研究，一九七七年四月取得滿意的效果，並與外單位協作，將每小時製富氧5立方米的裝置安置在汽車上，定名為8091製氧工程車。這項成果獲一九七八年全國科學大會獎。（4）用碸—胺法脫除低變氣中的二氧化碳，代替傳統的有劇毒的砷堿液法。一九七○年應用在中型合成氨及製氫裝置上，收到良好的效果。此成果也獲一九七八年全國科學大會獎。為解決碸—胺脫碳法對碳鋼設備的嚴重腐蝕問題，還研究開發了五氧化二礬緩蝕劑，在中型合成氨裝置應用後，延長了生產周期，降低了溶劑損耗，每年增加經濟效益50多萬元。
經過這一階段的發展，大慶石化總廠逐步由單一的煉油廠變為煉油與生產化肥、化纖結合的石油化工聯合企業，生產裝置由15套增加到25套，產品品種由31種擴大到42種，原油加工能力由250萬噸上升到480萬噸。一九七七年，全廠工業總產值達到11.61億元，比一九六六年增長50%；利稅總額達到5.03億元，比一九六六年增長23.6%。
三、技術改造，全麵提高經濟效益
一九七八年中共十一屆三中全會以後，大慶石油化工總廠在貫徹“調整、改革、整頓、提高”的方針中，轉變經營指導思想，把精力放在技術改造和技術開發上，以挖掘企業內部潛力，全麵提高經濟效益。為此，他們除了完善煉油加工手段新建潤滑油係統外，不再大規模增加原油加工能力，而是圍繞綜合利用石油化工資源，發展深度加工，降低能源消耗，增加品種，提高質量，搞好環境保護等內容，有計劃、有步驟地對舊工藝、舊設備進行大規模的技術改造，並積極研製新產品，開發新技術。
大慶石化總廠的技術改造，是以節約能源為重點展開的。他們首先進行全麵調查和規劃，采取能耗普查、能量平衡、節約潛力論證和技術論證等方法，分別進行了常減壓、催化裂化等10套主要生產裝置的熱平衡計算和能量流向分析，製訂了長遠節能規劃和一九八五年前分年度的實施計劃，明確了主攻方向和具體措施，推動節能工作向深入發展。在此基礎上，抓住一批對全廠節能有重大影響的關鍵項目，充分進行技術經濟論證，排出先後次序，然後集中財力物力，實行項目包幹經濟責任製，抓緊進行工程施工，從而使一批投資省、見效快、效益好的技術改造和技措項目，較快地建成投用，取得了節能效果。
第一套常減壓裝置於一九八○年進行較大的技術改造後，平均加工每噸原油的能耗由一九七九年的27.67萬大卡降為17.04萬大卡，一九八一年五月再次進行局部改造，能耗進一步下降為16.67萬大卡。此後，又陸續改造了減壓塔，提高其真空度，降低爐出口溫度，並將工藝和儀表係統的伴熱由蒸汽改為熱水。到一九八五年，該裝置能耗已降到13.25萬大卡，累計改造投資436.4萬元，而節能價值即已達到298.7萬元。
對催化裂化裝置的改造，主要是新增了煙氣輪機、廢熱鍋爐和U型管換熱器等設備32台，建成了能量回收係統。改造後，裝置能耗由77.96萬大卡/噸原料下降到67.22萬大卡/噸原料，汽油收率由47.37%提高到50.06%。每年節能和增產的經濟效益達1630萬元，相當於技術改造投資540萬元的3倍。