Țițeiul este un amestec de sute de hidrocarburi. Rafinăriile le separă prin distilare. Țițeiul este încălzit, iar componentele se vaporizează la temperaturi diferite. Vaporii se ridică printr-o coloană de fracționare, condensându-se la diferite înălțimi. Gazele ușoare se elimină în partea superioară. Benzina, kerosenul, motorina și păcura se elimină la niveluri inferioare. Asfaltul rămâne în partea de jos. Distilarea separă amestecurile pe baza diferențelor de puncte de fierbere.

Procesul are două etape principale. Vaporizarea transformă componenta mai volatilă într-un gaz. Condensarea transformă gazul înapoi în lichid. Aparatul variază. Distilarea simplă separă un lichid volatil de o impuritate nevolatilă, cum ar fi purificarea apei de sare. Distilarea fracționată separă mai multe componente cu puncte de fierbere diferite, cum ar fi separarea etanolului de apă. Distilarea în vid scade presiunea, ceea ce scade punctele de fierbere, permițând distilarea compușilor sensibili la căldură fără descompunere.

Distilarea este utilizată în multe industrii. Rafinarea petrolului, producția de alcool, fabricarea parfumurilor și purificarea chimică se bazează pe aceasta. De asemenea, este utilizată în desalinizare, unde apa de mare este distilată pentru a produce apă dulce. Costul energiei este ridicat deoarece vaporizarea necesită căldură, dar separarea este eficientă.

Baza teoretică este legea lui Raoult și legea lui Dalton. Vaporii de deasupra unui amestec sunt mai bogați în componenta mai volatilă. Prin colectarea și condensarea vaporilor, componentele sunt separate. Ciclurile repetate de vaporizare și condensare cresc puritatea.