Proces odvajanja je svaki proces koji može uzeti kombinaciju ili mješavinu različitih komponenti i ekstrahirati barem jednu komponentu u višoj čistoći nego u izvornoj smjesi. Destilacija, isparavanje i kristalizacija uobičajeni su procesi razdvajanja u kemijskom inženjerstvu. Stručnjaci koriste kemijski inženjering kako bi dizajnirali novi proces odvajanja za svaki projekt koji predlože.
Postoji mnogo načina za dizajniranje procesa odvajanja. Destilacija alkohola za proizvodnju likera vrši se kuhanjem izvorne mješavine fermentiranog voća. Kada se pare počnu dizati, inženjeri počinju hladiti i kondenzirati one pare koje imaju višu čistoću alkohola. Ovaj proces destilacije provodi se pod preciznim uvjetima jer se tijekom procesa destilacije odvajaju i drugi kontaminati.
Isparavanje se koristi kao proces odvajanja obično kada je čvrsti proizvod prekriven tekućinom, poput vode. Oblaci nastaju isparavanjem kada topli suhi zrak skuplja vodu dok prolazi preko vodenih tijela. Taj se isti proces koristi i kreativno osmišljen da djeluje kao proces razdvajanja. Kemijski inženjeri izračunavaju koji će topli plinovi skupljati hladnije tekućine kako bi izumili novi proces odvajanja isparavanjem. Često se za kontrolu protoka plinova koriste vakuumi i pumpe.
Kristalizacija se koristi u farmaceutskoj industriji. U kemijskom inženjerstvu, odvajanje aktivnog sastojka od ostalih komponenti u šarži zahtijeva dodavanje klorovodične kiseline na ograničeno vrijeme. Lijek se apsorbira u kiselini, a sušenjem u odgovarajućim uvjetima izaziva kristalizaciju. Time se formiraju mali kristali s aktivnim sastojkom kao lijek u prahu, koji se zatim preša u oblik pilule za upotrebu.
Druge uobičajene vrste procesa odvajanja mogu se vidjeti u uklanjanju otpada. Većina se koristi u postrojenjima za otpadne vode, poput flotacije. Kemijski inženjering koristi se za određivanje što će jednostavno isplivati na vrh i kako to skinuti, poput smeća u rijeci.
Proces odvajanja tekućine i tekućine ima svrhu u postrojenjima za otpadne vode koja je slična ulju koje pluta na vodi. Ako se tekućine ne miješaju dobro, stvorit će mjehuriće i slojeve. To se može povećati radi lakše ekstrakcije uz korištenje selektivnog zagrijavanja. Zagrijavanje bazena otpadne vode do ključanja uzrokuje izbijanje svih organskih komponenti na površinu. Kemijsko inženjerstvo koristi toplinu i aditive za stvaranje jasnog odvajanja između vode i otpada.