实验室紧密围绕重质油利用的应用基础研究和关键技术开发开展科研工作。实验室共获国家科技进步奖5项，发明专利261项，出版专著12本，发表研究论文1200余篇，经过多年积累和创新，已在以下几个方面形成自己的特色和优势。

(1) 重质油化学

重质油是由烃类和非烃类组成和复杂混合物，化学组成是决定油品物理性质与化学反应性能的最根本因素。实验室长期自二十世纪八十年代初就对重质油组成、物性与反应性能关系，重质油的特征化方法进行系统研究，积累了大量的重质油性质数据，出版了《重质油化学》、《重质油及渣油加工的几个基础理论问题》等专著。在上述研究基础上，自主开发的重质油超临界流体萃取技术成为国内外重质油精细评价的新方法，近年来，基于该技术所开发的“渣油深度脱沥青新工艺”可以将重质油中难以加工的成分提前分离出来，极大提高了劣质重油的经济价值，受到国内外大型石油公司的广泛关注。

(2) 催化反应和流态化基础研究

催化裂化是重质油轻质化的主要工艺过程，我国商品汽油的80%来自催化裂化过程，实验室组织多个方向的研究队伍系统开展石油烃类催化裂化反应机理、气固和气液固体系内流动、传递和反应特性研究，取得了重要研究进展，已经应用于工业生产，其中成功研制的新型旋风分离器等相关工程装备已广泛应用于炼油和石化行业的工业装置中，“两段提升管催化裂化技术”于2002年投入工艺应用，年增效益近2亿元；催化裂化汽油辅助反应器降烯烃技术为炼油企业带来巨大经济效益和社会效益，于2006年获国家科技进步二等奖。

(3) 催化材料和催化剂开发

实验室研制的微球材料使我国成为世界上继美国之后第二个拥有国家级亚微米/纳米粒度标准物质的国家。在催化裂化、加氢精制催化剂研究方面取得重大进展，研制的高硅铝比NaY分子筛催化剂，催化裂化汽油选择性加氢脱硫、柴油加氢精制等催化剂已经进入工业试验阶段。

其它在重油悬浮床加氢技术、离子液体烷基化技术、水合物气体分离技术方面也取得了大量创新成果，拥有自主知识产权，显示出良好的工业应用前景。