Surová ropa je směsí stovek uhlovodíků. Rafinerie je oddělují destilací. Ropa se zahřívá a její složky se odpařují při různých teplotách. Páry stoupají frakcionační kolonou a kondenzují v různých výškách. Lehké plyny se oddělují nahoře. Benzín, petrolej, nafta a těžký topný olej se oddělují v nižších úrovních. Asfalt zůstává dole. Destilace odděluje směsi na základě rozdílů v bodech varu.

Proces má dva hlavní kroky. Odpařování přeměňuje těkavější složku na plyn. Kondenzace přeměňuje plyn zpět na kapalinu. Zařízení se liší. Jednoduchá destilace odděluje těkavou kapalinu od netěkavé nečistoty, například čištěním vody od soli. Frakční destilace odděluje více složek s různými body varu, například oddělováním ethanolu a vody. Vakuová destilace snižuje tlak, což snižuje body varu, což umožňuje destilaci sloučenin citlivých na teplo bez rozkladu.

Destilace se používá v mnoha průmyslových odvětvích. Záleží na ní při rafinaci ropy, výrobě alkoholu, výrobě parfémů a chemickém čištění. Používá se také při odsolování, kde se mořská voda destiluje za účelem výroby sladké vody. Náklady na energii jsou vysoké, protože odpařování vyžaduje teplo, ale separace je účinná.

Teoretickým základem je Raoultův zákon a Daltonův zákon. Pára nad směsí je bohatší na těkavější složku. Shromažďováním a kondenzací páry se složky oddělují. Opakované cykly odpařování a kondenzace zvyšují čistotu.