Frakcionēta destilācija, ko parasti dēvē par destilāciju vai vienkāršu destilāciju, ir izplatīta metode gaistošo savienojumu atdalīšanai, pamatojoties uz viršanas temperatūru (BP). Dažus maisījumus nevar atdalīt ar destilāciju. Daudzos no šiem gadījumiem izmanto ekstrakcijas destilāciju. Šajā procesā barībai pievieno augstas viršanas temperatūras šķīdinātāju, mainot barības maisījuma savienojumu relatīvo nepastāvību. Pēc tam šķīdinātāju reģenerē atsevišķā destilācijas kolonnā un reciklē.
Gaistamība jeb šķidruma pārvēršanas gāzē vieglums ir viršanas punkta funkcija. Ja viena viela vārās augstākā temperatūrā nekā cita, tad vielai ar zemāku viršanas temperatūru vispirms ir tendence iztvaikot un kondensēties augstākā kolonnas punktā. Frakcionētā destilācija neatdalīs maisījumus, kuru savienojumiem ir līdzīgas BP, jo īpaši, ja to ķīmiskās struktūras ir līdzīgas.
Daži šķidrie savienojumi veido īpašu maisījumu, ko sauc par azeotropu, ja tie atrodas noteiktās attiecībās. Azeotropi parasti ir divu, bet dažreiz trīs atsevišķu savienojumu maisījumi, kas uzvedas tā, it kā tie būtu viens savienojums ar vienu viršanas temperatūru. Azeotropus nevar sadalīt to sastāvdaļās ar frakcionētu destilāciju.
Ja savienojumiem vai azeotropiem maisījumiem ir līdzīga gaistamība, ekstrakcijas destilācija bieži kļūst par ekonomisku un efektīvu procesa izvēli. Ekstraktīvā destilācijā šķīdinātājs nonāk destilācijas kolonnā virs padeves punkta. Izmantotais šķīdinātājs ir mazāk gaistošs nekā jebkurš no atdalāmajiem savienojumiem.
Ekstrahējošās destilācijas kolonnas dizains bieži ir vienkāršs. Šķīdinātājam jābūt ar augstāku viršanas temperatūru nekā vismazāk gaistošajai vielai. Šķīdinātāja koncentrācijai visā kolonnā jābūt pietiekami augstai, lai gaistamība būtu ļoti atšķirīga, bet pietiekami zemai, lai neveidotos divas fāzes. Divas fāzes rada divus šķidrumu slāņus, piemēram, eļļu un ūdeni, kas nešķīst viens otrā. Šķīdinātāju var ievadīt kolonnā tvaiku veidā, lai izvairītos no pēkšņām šķīdinātāja koncentrācijas izmaiņām padeves punktā.
Ekstraktīvās destilācijas piemēri ietver toluola (BP 110.8 oC) atdalīšanu no izooktāna (BP 99.3 oC), izmantojot fenolu (BP 181.4 oC) kā šķīdinātāju. Tvaiki no kolonnas augšdaļas kondensējas kā salīdzinoši tīrs izooktānskaitlis. Toluola-fenola maisījums no kolonnas apakšas tiek atdalīts ar vienkāršu destilāciju; fenols atgriežas pirmajā kolonnā, un toluols tiek savākts kā produkts. Fenols, būdams mazāk gaistošs, palielināja izooktāna nepastāvību.