A nyersolaj több száz szénhidrogén keveréke. A finomítók desztillációval választják szét őket. Az olajat hevítik, és az összetevők különböző hőmérsékleteken elpárolognak. A gőzök egy frakcionáló oszlopon keresztül emelkednek, és különböző magasságokban kondenzálódnak. A könnyű gázok felül távoznak. A benzin, a kerozin, a dízelolaj és a nehéz fűtőolaj alacsonyabb szinteken távozik. Az aszfalt alul marad. A desztilláció a forráspontok közötti különbségek alapján választja szét a keverékeket.

A folyamat két fő lépésből áll. A párologtatás az illékonyabb komponenst gáz halmazállapotúvá alakítja. A kondenzáció a gázt visszaalakítja folyadékká. A készülék eltérő. Az egyszerű desztilláció elválasztja az illékony folyadékot a nem illékony szennyeződéstől, mint például a víz tisztítása a sótól. A frakcionált desztilláció több, különböző forráspontú komponenst választ szét, mint például az etanol és a víz elválasztása. A vákuumdesztilláció csökkenti a nyomást, ami csökkenti a forráspontokat, lehetővé téve a hőérzékeny vegyületek bomlás nélküli desztillálását.

A desztillációt számos iparágban alkalmazzák. A kőolajfinomítás, az alkoholgyártás, a parfümgyártás és a kémiai tisztítás mind erre épül. Sótalanításban is használják, ahol a tengervizet desztillálják édesvíz előállításához. Az energiaköltség magas, mivel a párologtatás hőt igényel, de az elválasztás hatékony.

Az elméleti alap Raoult és Dalton törvénye. Az elegy feletti gőz gazdagabb az illékonyabb komponensben. A gőz összegyűjtésével és kondenzálásával a komponensek elválnak. Az ismételt párologtatási és kondenzációs ciklusok növelik a tisztaságot.