Το αργό πετρέλαιο είναι ένα μείγμα εκατοντάδων υδρογονανθράκων. Τα διυλιστήρια τα διαχωρίζουν με απόσταξη. Το πετρέλαιο θερμαίνεται και τα συστατικά εξατμίζονται σε διαφορετικές θερμοκρασίες. Οι ατμοί ανεβαίνουν μέσω μιας στήλης κλασμάτωσης, συμπυκνώνοντας σε διαφορετικά ύψη. Ελαφρά αέρια αποβάλλονται στην κορυφή. Η βενζίνη, η κηροζίνη, το ντίζελ και το βαρύ μαζούτ αποβάλλονται σε χαμηλότερα επίπεδα. Η άσφαλτος παραμένει στον πυθμένα. Η απόσταξη διαχωρίζει τα μείγματα με βάση τις διαφορές στα σημεία βρασμού.

Η διαδικασία έχει δύο κύρια βήματα. Η εξάτμιση μετατρέπει το πιο πτητικό συστατικό σε αέριο. Η συμπύκνωση μετατρέπει το αέριο ξανά σε υγρό. Η συσκευή ποικίλλει. Η απλή απόσταξη διαχωρίζει ένα πτητικό υγρό από μια μη πτητική πρόσμειξη, όπως ο καθαρισμός του νερού από το αλάτι. Η κλασματική απόσταξη διαχωρίζει πολλά συστατικά με διαφορετικά σημεία βρασμού, όπως ο διαχωρισμός της αιθανόλης και του νερού. Η απόσταξη κενού μειώνει την πίεση, η οποία μειώνει τα σημεία βρασμού, επιτρέποντας την απόσταξη θερμοευαίσθητων ενώσεων χωρίς αποσύνθεση.

Η απόσταξη χρησιμοποιείται σε πολλές βιομηχανίες. Η διύλιση πετρελαίου, η παραγωγή αλκοόλ, η αρωματοποιία και ο χημικός καθαρισμός βασίζονται σε αυτήν. Χρησιμοποιείται επίσης στην αφαλάτωση, όπου το θαλασσινό νερό αποστάζεται για την παραγωγή γλυκού νερού. Το κόστος ενέργειας είναι υψηλό επειδή η εξάτμιση απαιτεί θερμότητα, αλλά ο διαχωρισμός είναι αποτελεσματικός.

Η θεωρητική βάση είναι ο νόμος του Raoult και ο νόμος του Dalton. Ο ατμός πάνω από ένα μείγμα είναι πλουσιότερος στο πιο πτητικό συστατικό. Με τη συλλογή και συμπύκνωση του ατμού, τα συστατικά διαχωρίζονται. Οι επαναλαμβανόμενοι κύκλοι εξάτμισης και συμπύκνωσης αυξάνουν την καθαρότητα.