Råolja är en blandning av hundratals kolväten. Raffinaderier separerar dem genom destillation. Oljan värms upp och komponenterna förångas vid olika temperaturer. Ångorna stiger genom en fraktioneringskolonn och kondenserar på olika höjder. Lätta gaser släpps ut högst upp. Bensin, fotogen, diesel och tung eldningsolja släpps ut på lägre nivåer. Asfalt blir kvar längst ner. Destillation separerar blandningar baserat på skillnader i kokpunkter.

Processen har två huvudsteg. Förångning omvandlar den mer flyktiga komponenten till en gas. Kondensation omvandlar gasen tillbaka till en vätska. Apparaturen varierar. Enkel destillation separerar en flyktig vätska från en icke-flyktig förorening, som att rena vatten från salt. Fraktionerad destillation separerar flera komponenter med olika kokpunkter, som att separera etanol och vatten. Vakuumdestillation sänker trycket, vilket sänker kokpunkterna, vilket gör att värmekänsliga föreningar kan destilleras utan sönderdelning.

Destillation används i många industrier. Petroleumraffinering, alkoholproduktion, parfymtillverkning och kemisk rening är alla beroende av det. Det används också vid avsaltning, där havsvatten destilleras för att producera färskvatten. Energikostnaden är hög eftersom förångning kräver värme, men separationen är effektiv.

Den teoretiska grunden är Raoults lag och Daltons lag. Ångan ovanför en blandning är rikare på den mer flyktiga komponenten. Genom att samla och kondensera ångan separeras komponenterna. Upprepade förångnings- och kondensationscykler ökar renheten.