النفط الخام خليط من مئات الهيدروكربونات. تفصل المصافي هذه المكونات عن طريق التقطير. يُسخّن النفط، فتتبخر مكوناته عند درجات حرارة مختلفة. ترتفع الأبخرة عبر عمود التقطير، وتتكثف على ارتفاعات متفاوتة. تخرج الغازات الخفيفة من الأعلى، بينما يخرج البنزين والكيروسين والديزل وزيت الوقود الثقيل من الأسفل، ويبقى الأسفلت في الأسفل. يفصل التقطير المخاليط بناءً على اختلاف درجات غليانها.

تتألف العملية من خطوتين رئيسيتين. التبخير يحوّل المكون الأكثر تطايرًا إلى غاز. التكثيف يحوّل الغاز مرة أخرى إلى سائل. تختلف الأجهزة المستخدمة. التقطير البسيط يفصل سائلًا متطايرًا عن شوائب غير متطايرة، مثل تنقية الماء من الملح. التقطير التجزيئي يفصل مكونات متعددة ذات درجات غليان مختلفة، مثل فصل الإيثانول عن الماء. التقطير الفراغي يخفض الضغط، مما يخفض درجات الغليان، ويسمح بتقطير المركبات الحساسة للحرارة دون تحللها.

تُستخدم عملية التقطير في العديد من الصناعات، منها تكرير البترول، وإنتاج الكحول، وصناعة العطور، وتنقية المواد الكيميائية. كما تُستخدم في تحلية المياه، حيث يُقطر ماء البحر لإنتاج المياه العذبة. ورغم ارتفاع تكلفة الطاقة اللازمة للتبخير، إلا أن عملية الفصل فعّالة.

يستند الأساس النظري إلى قانوني راؤول ودالتون. يكون البخار فوق الخليط أغنى بالمكون الأكثر تطايرًا. ومن خلال تجميع البخار وتكثيفه، يتم فصل المكونات. وتؤدي دورات التبخير والتكثيف المتكررة إلى زيادة النقاء.