Сырая нефть представляет собой смесь сотен углеводородов. Нефтеперерабатывающие заводы разделяют их методом дистилляции. Нефть нагревается, и компоненты испаряются при разных температурах. Пары поднимаются через фракционирующую колонну, конденсируясь на разной высоте. Легкие газы отходят вверху. Бензин, керосин, дизельное топливо и мазут отходят на более низких уровнях. Асфальт остается внизу. Дистилляция разделяет смеси на основе различий в температурах кипения.

Процесс состоит из двух основных этапов. Испарение превращает более летучий компонент в газ. Конденсация превращает газ обратно в жидкость. Оборудование может различаться. Простая дистилляция отделяет летучую жидкость от нелетучей примеси, например, очистка воды от соли. Фракционная дистилляция разделяет несколько компонентов с разными температурами кипения, например, разделение этанола и воды. Вакуумная дистилляция снижает давление, что снижает температуры кипения, позволяя перегонять термочувствительные соединения без разложения.

Дистилляция используется во многих отраслях промышленности. Она применяется в нефтепереработке, производстве спирта, парфюмерии и химической очистке. Также она используется в опреснении, где морская вода дистиллируется для получения пресной воды. Энергетические затраты высоки, поскольку для испарения требуется тепло, но разделение эффективно.

Теоретической основой являются законы Рауля и Дальтона. Пар над смесью богаче более летучим компонентом. Путем сбора и конденсации пара происходит разделение компонентов. Повторные циклы испарения и конденсации повышают чистоту.