La destilación se utiliza como proceso térmico de separación si la composición química de la fase vapor es diferente a la de la fase líquida. Esto es el caso generalmente en aquellas mezclas de productos con distintos puntos de ebullición, es decir, diferentes volatilidades. El diseño de procesos y equipos para separar, purificar, concentrar y recuperar componentes químicos por destilación es una de nuestras competencias claves.
Existen mezclas líquidas que forman una fase vapor con la misma composición a una proporción específica. Estos azeótropos no pueden ser divididos por destilación. No obstante, en caso de que esta división sea un requisito necesario, las condiciones del proceso deberán ser modificadas de tal modo que la composición de la fase vapor sea diferente a la de la fase líquida. Esto puede realizarse, por ejemplo, modificando la presión de funcionamiento o añadiendo otro compuesto. La adición de un compuesto de baja volatilidad y la reducción de la presión de vapor de un componente de la mezcla dan como resultado la denominada destilación extractiva, tal como la efectúan los procesos de concentración de ácido nítrico QVF® y de ácido clorhídrico QVF®.
Un caso distinto es aquel en el que la fase líquida consta de componentes líquidos inmiscibles. En tal caso, la presión de vapor de los componentes líquidos no se reduce debido a la interacción de los mismos, sino que se suma, lo que hace que el componente de mayor punto de ebullición se haga volátil, provocándose la hidrodestilación.