集团公司于2010年、2016年分别启动实施“炼油催化剂研制开发与工业应用”重大科技专项一期、二期，全面布局重要炼油系列催化剂的研发。石油化工研究院联合有关高校、设计院、生产企业等一体化联合攻关，提升了研发效率和水平，促进了成果的高效转化。自2014年1月至2019年1月，炼油催化剂重大专项自主研发的催化汽油加氢脱硫/改质系列催化剂，有效助力集团公司汽油质量实现国Ⅳ、国Ⅴ、国Ⅵ五年三连跳。
通过持续攻关，中国石油汽油质量升级技术实现了原始创新式研发，由单一加氢脱硫催化剂发展成为预加氢、选择性加氢脱硫、辛烷值恢复等10余个牌号加氢脱硫/改质系列催化剂。集团公司已形成选择性加氢脱硫（PHG）和加氢脱硫—改质组合（M-PHGGARDES）两大技术系列，并配套开发轻汽油醚化和液化气深度脱硫成套技术，成功破解了深度脱硫、降烯烃和保持辛烷值等制约汽油清洁化的世界级难题，走出了一条中国石油独特的汽油质量升级路线。
此外，项目团队还成功开发出汽油加氢催化剂免活化器外预硫化技术，使整个开工过程无“三废”排放，投油8至24小时即产出合格产品，缩短开工时间5天以上。
目前集团公司自主汽油质量升级技术已达到国际先进水平，曾荣获2015年度国家科技进步二等奖，并先后获得省部级科技奖励10余项，4次入选中国石油十大科技进展。