กระบวนการแยกเป็นกระบวนการใด ๆ ที่สามารถรวมหรือผสมส่วนประกอบที่แตกต่างกันและแยกส่วนประกอบอย่างน้อยหนึ่งองค์ประกอบในความบริสุทธิ์ที่สูงกว่าในส่วนผสมดั้งเดิม การกลั่นการระเหยและการตกผลึกเป็นกระบวนการแยกแบบทั่วไปในวิศวกรรมเคมี ผู้เชี่ยวชาญใช้วิศวกรรมเคมีเพื่อออกแบบกระบวนการแยกใหม่สำหรับแต่ละโครงการที่เสนอ
มีหลายวิธีในการออกแบบกระบวนการแยก การกลั่นแอลกอฮอล์เพื่อผลิตสุราจะทำโดยการต้มส่วนผสมดั้งเดิมของผลไม้หมัก เมื่อไอระเหยเริ่มสูงขึ้นวิศวกรก็เริ่มที่จะทำให้เย็นและควบแน่นไอระเหยเหล่านั้นซึ่งมีแอลกอฮอล์บริสุทธิ์สูงขึ้น กระบวนการกลั่นนี้ทำภายใต้เงื่อนไขที่แม่นยำเนื่องจากมีการปนเปื้อนอื่น ๆ ในระหว่างกระบวนการกลั่น
การระเหยจะถูกใช้เป็นกระบวนการแยกโดยปกติเมื่อผลิตภัณฑ์ที่เป็นของแข็งถูกปกคลุมด้วยของเหลวเช่นน้ำ เมฆถูกสร้างขึ้นโดยการระเหยเมื่ออากาศแห้งอุ่นเก็บน้ำในขณะที่ไหลผ่านแหล่งน้ำ กระบวนการเดียวกันนี้ใช้และออกแบบอย่างสร้างสรรค์เพื่อทำหน้าที่เป็นกระบวนการแยก วิศวกรเคมีคำนวณว่าก๊าซอุ่นชนิดใดที่จะเก็บของเหลวที่เย็นกว่าเพื่อคิดค้นกระบวนการแยกสารระเหยแบบใหม่ มักใช้เครื่องดูดฝุ่นและปั๊มเพื่อควบคุมการไหลของก๊าซ
การตกผลึกใช้ในอุตสาหกรรมยา ในวิศวกรรมเคมีการแยกสารออกฤทธิ์จากส่วนประกอบอื่น ๆ ในชุดต้องเพิ่มกรดไฮโดรคลอริกในเวลาที่ จำกัด ยาจะถูกดูดซึมในกรดและโดยการทำให้แห้งภายใต้สภาวะที่เหมาะสมจะทำให้เกิดการตกผลึก รูปแบบผลึกขนาดเล็กที่มีส่วนผสมที่ใช้งานเป็นยาผงซึ่งจากนั้นกดลงในรูปทรงเม็ดยาสำหรับการใช้งาน
กระบวนการแยกประเภททั่วไปอื่น ๆ สามารถเห็นได้ในการกำจัดขยะ ส่วนใหญ่จะใช้ในพืชน้ำเสียเช่นลอยอยู่ในน้ำ วิศวกรรมเคมีใช้เพื่อกำหนดว่าอะไรจะลอยไปด้านบนและวิธีการเรียดออกเช่นขยะในแม่น้ำ
กระบวนการแยกของเหลวและของเหลวมีวัตถุประสงค์ในโรงงานน้ำเสียที่คล้ายกับน้ำมันที่ลอยอยู่บนน้ำ หากของเหลวผสมกันไม่ดีจะเกิดฟองและชั้น สิ่งนี้สามารถเพิ่มขึ้นเพื่อให้ง่ายต่อการสกัดด้วยการใช้ความร้อนที่เลือก การให้ความร้อนกับสระว่ายน้ำของเสียให้เดือดด้วยสาเหตุที่องค์ประกอบอินทรีย์ทั้งหมดขึ้นสู่ผิวน้ำ วิศวกรรมเคมีใช้ความร้อนและสารเติมแต่งเพื่อสร้างการแยกที่แตกต่างระหว่างน้ำและของเสีย
