Frakcijska destilacija razdvaja smjese u sastavne proizvode u jednoj destilacijskoj koloni. Uključuje zagrijavanje smjese kako bi se isparila i tjeranje kroz kolonu, gdje će se različiti proizvodi kondenzirati i taložiti kao odgovor na promjene temperature. Ova tehnika se široko koristi u industrijskoj kemiji za preradu proizvoda poput sirove nafte i zraka. Metoda se također može primijeniti u eksperimentalnim postavkama za destilaciju uzoraka od interesa.
Proces frakcijske destilacije može se koristiti u bilo kojem okruženju gdje smjesa uključuje mješavinu komponenti sa sličnim, ali ne identičnim točkama pare. Konvencionalna destilacija možda neće biti prikladna za potrebe takvih smjesa ili bi mogla zahtijevati više prolaza za ekstrakciju željenih komponenti. S mješavinama nepoznate šminke, kemičar može izvesti neke jednostavne testove na uzorku kako bi utvrdio što sadrži i odlučio kako ga odvojiti. Najbolja opcija može ovisiti o tome kako će se uzorak koristiti.
Oprema zagrijava smjesu tijekom frakcijske destilacije, uzrokujući da zavrije i izbaci paru. Para se diže kroz stupac obložen pladnjevima. Kako se hladi, kondenzira se, a svaka ladica hvata drugačiji kondenzat. Materijali koji se kondenziraju na relativno visokim temperaturama prvi ispadaju. Kako smjesa postaje sve hladnija, drugi spojevi se kondenziraju sve dok ne udare u vrh stupca. Sustav može isušiti svaku ladicu zasebno za hvatanje destilata. To omogućuje obnavljanje svih korisnih komponenti u smjesi.
Vrsta potrebne opreme može varirati u veličini i sastavu, ovisno o vrsti materijala koji se obrađuje. Objekti poput rafinerija nafte moraju se oporaviti što je više moguće iz svake bačve nafte i imati opsežna postrojenja za destilaciju sposobna za rukovanje vrlo velikim količinama materijala. U laboratorijskim uvjetima oprema može biti relativno mala, jer uzorci obično nisu jako veliki. Stolna jedinica za frakcijsku destilaciju može biti opcija za neke laboratorijske postavke.
Učenici na nastavi kemije mogu naučiti o frakcijskoj destilaciji i imati priliku prakticirati je u laboratoriju. Tehnologija se koristi u raznim industrijama, a kemičari se mogu nastaviti specijalizirati za tehnike destilacije koje se koriste s određenim materijalima. Naftni kemičari, na primjer, proučavaju ovaj proces kao i tehnike poput krekiranja za razbijanje ugljikovodičnih lanaca u sirovoj nafti. Krekiranje se može koristiti za promjenu kemijskog sastava ulja kako bi se izvukle više korisnih komponenti.