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Uma vez armazenado, o material é submetido a diversos processos químicos. O primeiro e mais importante é a destilação, que ocorre dentro de uma grande torre. Nela, o petróleo é aquecido em 370 graus Celsius, o que faz com que o material assuma a forma gasosa. O resultado é uma mistura de vapor misturada com o que sobrou de petróleo na forma líquida. Ao voltar à forma líquida, o petróleo já tem boa parte de seus principais subprodutos separados.
A seguir, a mistura é destilada, onde a parte gasosa sobe e a líquida desce. O resíduo deste processo, que nunca vaporiza, é recolhido e usado para fazer asfalto. Ao longo da torre, há vários “andares” com pratos, que colhem partes do vapor de petróleo que esfriam e viram líquido de novo enquanto sobem.
Os pratos retêm uma pequena parte do líquido formado. O excesso transborda e escorre até um recipiente chamado panela, onde será bombeada, seguindo para fora da torre por meio de dutos. O vapor de cada subproduto do petróleo, como a gasolina e o diesel vira líquido numa certa temperatura, atingida em “andares” diferentes da torre. Assim, cada subproduto enche uma panela específica.
Os derivados irão a seguir para um processo de purificação em tanques, sofrendo reações químicas para quebrar e recombinar suas moléculas até atingirem um nível satisfatório de pureza. Da refinaria, eles saem por oleodutos até as indústrias petroquímicas.

http://www.infoescola.com/quimica/refinaria-de-petroleo/

Nas refinarias, o petróleo é submetido a uma destilação fracionada, sendo o resultado desse processo separado em grupos. Nesta destilação encontramos os seguintes componentes:
De 20 a 60 °C → éter de petróleo.
De 60 a 90 °C → benzina.
De 90 a 120 °C → nafta.
De 40 a 200 °C → gasolina.
De 150 a 300 °C → querosene.
De 250 a 350 °C → gasóleo (PT) ou óleo diesel (BR).
De 300 a 400 °C → óleos lubrificantes
Resíduos → asfalto, piche e coque.
Subprodutos → parafina e vaselina. http://pt.wikipedia.org/wiki/Petr%C3%B3leo Os