Rohöl ist ein Gemisch aus Hunderten von Kohlenwasserstoffen. Raffinerien trennen diese durch Destillation. Das Öl wird erhitzt, und die Komponenten verdampfen bei unterschiedlichen Temperaturen. Die Dämpfe steigen durch eine Fraktionierkolonne auf und kondensieren in verschiedenen Höhen. Leichte Gase werden oben abgetrennt. Benzin, Kerosin, Diesel und Schweröl werden in tieferen Schichten abgetrennt. Asphalt bleibt am Boden zurück. Die Destillation trennt Gemische aufgrund ihrer unterschiedlichen Siedepunkte.

Das Verfahren umfasst zwei Hauptschritte. Durch Verdampfung wird die flüchtigere Komponente in ein Gas umgewandelt. Kondensation wandelt das Gas wieder in eine Flüssigkeit um. Die Apparatur variiert. Die einfache Destillation trennt eine flüchtige Flüssigkeit von einer nichtflüchtigen Verunreinigung, beispielsweise Wasser von Salz. Die fraktionierte Destillation trennt mehrere Komponenten mit unterschiedlichen Siedepunkten, wie etwa Ethanol und Wasser. Die Vakuumdestillation senkt den Druck und damit die Siedepunkte, wodurch hitzeempfindliche Verbindungen ohne Zersetzung destilliert werden können.

Die Destillation findet in vielen Industriezweigen Anwendung. Erdölraffinerien, die Alkoholproduktion, die Parfümherstellung und die chemische Reinigung sind allesamt auf sie angewiesen. Auch bei der Meerwasserentsalzung, bei der Meerwasser destilliert wird, um Süßwasser zu gewinnen, kommt sie zum Einsatz. Der Energieaufwand ist hoch, da die Verdampfung Wärme benötigt, die Trennung ist jedoch effektiv.

Die theoretische Grundlage bilden das Raoultsche und das Daltonsche Gesetz. Der Dampf über einem Gemisch ist reicher an der flüchtigeren Komponente. Durch Auffangen und Kondensieren des Dampfes werden die Komponenten getrennt. Wiederholte Verdampfungs- und Kondensationszyklen erhöhen die Reinheit.