Destilasi bertingkat atau destilasi fraksinasi merupakan proses pemurnian zat/senyawa cair dimana zat pencampurnya berupa senyawa cair yang titik didihnya rendah dan tidak berbeda jauh dengan titik didih senyawa yang akan dimurnikan. Dengan perkataan lain, destilasi ini bertujuan untuk memisahkan cairan dari suatu campuran yang komponen-komponennya memiliki perbedaan titik didih relatif kecil.

Secara prinsip destilasi bertingkat sama dengan destilasi sederhana perbedaan ada pada perbedaan titik didijh antar komponen, dimana untuk destilasi sederhana perbedaan titik didih lebih besar dari 30 derajat Celsius, sedangkan destilasi bertingkat perbedaan titik didih <30 derajat Celsius, keadaan ini karena pada destilasi bertingkat adanya kolom fraksinasi. 

Kolom fraksionasi berfungsi agar kontak antara cairan dengan uap terjadi lebih lama. Sehingga komponen yang lebih ringan dengan titik didih yang lebih rendah akan terus menguap dan masuk ke kondensor. Sedangkan komponen yang lebih besar akan kembali kedalam labu destilasi. Di kolom ini terjadi pemanasan secara bertahap dengan suhu yang berbeda-beda pada setiap platnya. Pemanasan yang berbeda-beda ini bertujuan untuk pemurnian distilat yang lebih dari plat-plat di bawahnya. Semakin ke atas, semakin tidak volatif cairannya. Kolom fraksionasi digunakan untuk memberikan luas permukaan yang besar agar uap yang berjalan naik dan cairan yang turun dapat bersentuhan.

destilasi bertingkat

Contoh destilasi bertingkat adalah pemisahan campuran alkohol-air titik didih alkohol adalah 78◦C dan titik didih air adalah 100◦C. Campuran tersebut dicampurkan dalam labu didih. Pada suhu sekitar 78◦C alkohol mulai mendidih tetapi sebagian air juga ikut menguap. Oleh karena alkohol lebih mudah menguap, kadar alkohol dalam uap lebih tinggi dari pada kadar alkohol dalam campuran semula. Ketika mencapai kolom fraksionasi, uap mengembun dan memanaskan kolom tersebut. Setelah suhu kolom mencapai 78◦C, alkohol tak lagi mengembun sehingga uap yang mengandung lebih banyak alkohol naik ke kolom di atasnya, sedangkan sebagian air turun ke dalam labu didih. Proses seperti itu berulang beberapa kali (bergantung pada banyaknya plat dalam kolom), sehingga akhirnya diperoleh alkohol yang lebih murni. Contoh lain dari destilasi bertingkat adalah pemurnian minyak bumi, yaitu memisahkan gas, bensin, minyak tanah, dan sebagainya dari minyak mentah.