Råolje er en blanding av hundrevis av hydrokarboner. Raffinerier separerer dem ved destillasjon. Oljen varmes opp, og komponentene fordamper ved forskjellige temperaturer. Dampene stiger gjennom en fraksjoneringskolonne og kondenserer i forskjellige høyder. Lette gasser slippes ut på toppen. Bensin, parafin, diesel og tung fyringsolje slippes ut på lavere nivåer. Asfalt forblir på bunnen. Destillasjon separerer blandinger basert på forskjeller i kokepunkter.

Prosessen har to hovedtrinn. Fordampning omdanner den mer flyktige komponenten til en gass. Kondensasjon omdanner gassen tilbake til en væske. Apparatet varierer. Enkel destillasjon separerer en flyktig væske fra en ikke-flyktig urenhet, som å rense vann fra salt. Fraksjonert destillasjon separerer flere komponenter med forskjellige kokepunkter, som å separere etanol og vann. Vakuumdestillasjon senker trykket, noe som senker kokepunktene, slik at varmefølsomme forbindelser kan destilleres uten nedbrytning.

Destillasjon brukes i mange industrier. Petroleumsraffinering, alkoholproduksjon, parfymeproduksjon og kjemisk rensing er alle avhengige av det. Det brukes også i avsalting, der sjøvann destilleres for å produsere ferskvann. Energikostnadene er høye fordi fordampning krever varme, men separasjonen er effektiv.

Det teoretiske grunnlaget er Raoults lov og Daltons lov. Dampen over en blanding er rikere på den mer flyktige komponenten. Ved å samle og kondensere dampen separeres komponentene. Gjentatte fordampnings- og kondensasjonssykluser øker renheten.