O petróleo bruto é uma mistura de centenas de hidrocarbonetos. As refinarias separam-nos por destilação. O petróleo é aquecido e os componentes vaporizam a diferentes temperaturas. Os vapores sobem por uma coluna de fracionamento, condensando-se a diferentes alturas. Os gases leves são separados no topo. A gasolina, o querosene, o gasóleo e o fuelóleo pesado estão separados em níveis inferiores. O asfalto permanece no fundo. A destilação separa as misturas com base nas diferenças dos seus pontos de ebulição.

O processo tem duas etapas principais. A vaporização converte o componente mais volátil em gás. A condensação converte o gás novamente em líquido. O aparato varia. A destilação simples separa um líquido volátil de uma impureza não volátil, como a purificação de água do sal. A destilação fracionada separa múltiplos componentes com diferentes pontos de ebulição, como por exemplo, separar etanol e água. A destilação a vácuo reduz a pressão, o que diminui os pontos de ebulição, permitindo que os compostos sensíveis ao calor sejam destilados sem decomposição.

A destilação é utilizada em muitas indústrias. A refinação de petróleo, a produção de álcool, o fabrico de perfumes e a purificação química dependem dela. É também utilizada na dessalinização, onde a água do mar é destilada para produzir água doce. O custo energético é elevado porque a vaporização requer calor, mas a separação é eficaz.

A base teórica reside nas leis de Raoult e Dalton. O vapor acima de uma mistura é mais rico no componente mais volátil. Ao recolher e condensar o vapor, os componentes são separados. Ciclos repetidos de vaporização e condensação aumentam a pureza.