O petróleo bruto é uma mistura viscosa de hidrocarbonetos (C e H) com diferentes pontos de ebulição. A destilação fracionada separa essas frações úteis.
O petróleo superaquecido sobe pela torre. À medida que esfria, cada fração condensa em bandejas em diferentes alturas, conforme seu ponto de ebulição. Aberturas unidirecionais conectam os compartimentos.
Componentes mais leves (menor peso molecular) sobem mais e condensam no topo; os mais pesados ficam na base. A separação ocorre em ordem decrescente de ponto de ebulição.
Gasolina, diesel e querosene são os maiores volumes. A composição varia conforme a origem do petróleo. Frações pesadas passam por craqueamento (quebra de moléculas longas) para produzir mais gasolina.
O processo básico é antigo; avanços recentes concentram-se em instrumentação, controle e eficiência energética.