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其标准加热过程中增大压力，将煤油“裂解”成汽油。这种“热裂解”工艺使汽油的冶炼效率增加了一倍，出油率达到40%。1913年，伯顿获得了有关这一工艺的专利。美国生产的汽油从此赶上了汽车需求的步伐。
以后，其他化学工程师又进一步改进了石油冶炼工艺。查尔斯·凯特林等人发现，向汽油中加铅，可提高其燃烧效率，防止-现象发生。在20世纪70年代以前，铅是汽油标准的添加物，后来由于人类日益注重环保，开发出了更有效的汽油燃烧技术，才停止了给汽油加铅。
另外一项重大创新是催化裂解。在20世纪30年代，尤金·霍德赖完善了二氧化硅和铝催化剂工艺，即，仅通过裂解而不需要高压，就可提高汽油出产率的工艺。
霍德赖还发明了用原油生产丁二烯的催化工艺。二战前后，丁二烯成为合成橡胶的关键原料之一。战争期间，当天然橡胶供应被切断时，合成橡胶就成为重要的战略物资。丁二烯的生产成为石油化工技术的一个重要里程碑。
二战时，对汽油和航空燃料的需求大幅增加。化学工程师发现，从石油中提炼出的那些产物，很有可能成为一种更有用的原材料。从20世纪20年代至40年代，欧美的化学公司对蒸馏煤焦油的副产品进行了大规模研发，生产出了一种容易用模具压制的新型化合物———塑料。以后，工程师们通过催化作用，源源不断地开发出了成分更复杂的聚合物分子。
在标准石油冶炼过程中会产生乙烯，工程师们以乙烯为原料，又合成出了三种更重要的原材料：聚苯乙烯、聚氯乙烯和聚乙烯。目前，塑料产品和合成纤维产品在市场上到处可见：从梳子、刀叉餐具和PVC管道、购物袋、储物器、化纤、尼龙……应有尽有。
现在，全球对石油及石油化工产品的需求日益增多，石油公司正在千方百计寻找新的石油来源，包括在墨西哥湾和北海进行海洋石油开发。海洋钻井向石油工程师提出了一系列全新的挑战。他们要在茫茫大海中建造许多特殊的建筑物，包括建造可耐飓风威力的浮动钻井平台。
1900年，全世界仅开采出1.5亿桶原油。到2000年，全世界每天出产220亿桶原油。对原油的需求，又促使石油工程师们开始研发包括人造地震技术在内的各种找油新技术，以避免出现打“干井”的问题。工程师们不仅开发出各种深钻技术，而且可以打出几千米长的“水平”钻井，从而发现那些以前不可能找到的地下储藏的石油。石油研究人员也在寻找将原油裂解成更多、更好燃料的方法。在发现天然气是一种更有价值的能源后，天然气已逐渐取代原油，成为又一种重要的石油化工原材料。
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