El petróleo crudo es una mezcla de cientos de hidrocarburos. Las refinerías los separan mediante destilación. El petróleo se calienta y sus componentes se vaporizan a diferentes temperaturas. Los vapores ascienden a través de una columna de fraccionamiento, condensándose a distintas alturas. Los gases ligeros se desprenden en la parte superior. La gasolina, el queroseno, el diésel y el fuelóleo pesado se desprenden en niveles inferiores. El asfalto permanece en el fondo. La destilación separa las mezclas según sus puntos de ebullición.

El proceso consta de dos pasos principales. La vaporización convierte el componente más volátil en gas. La condensación convierte el gas de nuevo en líquido. El aparato varía. La destilación simple separa un líquido volátil de una impureza no volátil, como purificar el agua de la sal. La destilación fraccionada separa múltiples componentes con diferentes puntos de ebullición, como separar el etanol del agua. La destilación al vacío reduce la presión, lo que disminuye los puntos de ebullición y permite destilar compuestos sensibles al calor sin que se descompongan.

La destilación se utiliza en numerosas industrias. El refinado de petróleo, la producción de alcohol, la fabricación de perfumes y la purificación química dependen de ella. También se emplea en la desalinización, donde el agua de mar se destila para obtener agua dulce. El coste energético es elevado debido a que la vaporización requiere calor, pero la separación es eficaz.

La base teórica reside en las leyes de Raoult y Dalton. El vapor que se encuentra sobre una mezcla es más rico en el componente más volátil. Al recolectar y condensar el vapor, los componentes se separan. Los ciclos repetidos de vaporización y condensación aumentan la pureza.