Первичным и обязательным процессом переработки нефти является прямая перегонка. Этот процесс относится к физическим способам переработки нефти. При перегонке нефть нагревается до температуры 330-350°С в трубчатой печи и затем подается в среднюю часть ректификационной колонны, где происходит процесс испарения, в результате чего получают дистиллят и остаток, который по составу отличается от исходной смеси. При однократном испарении низкокипящие фракции, перейдя в пары, остаются в аппарате и снижают парциальное давление испаряющихся высококипящих фракций. Это дает возможность вести перегонку при более низких температурах, но при однократном испарении достичь требуемого разделения компонентов нефти и получить конечные продукты, кипящие в заданных температурных интервалах, нельзя, поэтому после однократного испарения нефти она подвергается ректификации паровой и жидкой фаз на отдельные фракции за счет противоточного многократного контактирования паров и охлажденной жидкости.
Нефтеперерабатывающие установки наряду с одно- и двухступенчатыми трубчатыми устройствами и ректификационными колоннами включают в свою конструкцию большое количество теплообменников, конденсаторов и прочих устройств.
Рабочий процесс современной атмостферновакуумной установки для перегонки нефти следующий. Нефть под давлением около 1,5 МПа прокачивают через ряд теплообменников, в которых она нагревается до 170-175°С за счет тепла охлаждаемых дистиллятов и поступает в трубчатую печь, где нагревается до 300-350°С, затем нагретая нефть в парожидкостном состоянии поступает в испарительную часть атмосферной ректификационной колонны, где вследствие снижения давления происходит испарение низкокипящих фракций и разделение на паровую и жидкую фазы. Жидкая фаза стекает вниз, а пары фракций поднимаются вверх и конденсируются в виде дистиллятов на горизонтальных ректификационных тарелках. Эти тарелки установлены на различной высоте колонны. На первых тарелках конденсируются более высококипящие углеводороды. Пары среднекипящих углеводородов расположены выше ввода нефти в колонну. Низкокипящие углеводороды с газами проходят всю колонну в виде пара. Из верхней части колонны выводятся пары бензина, которые охлаждаются и конденсируются в теплообменниках. В нижней части колонны собирается мазут, который подвергают дальнейшей перегонке для получения из него смазочных масел.
Продуктами прямой перегонки нефти являются дистилляты: 1) бензиновый; 2) лигроновый; 3) керосиновый; 4) газойлевый; 5) соляровый.
Средний выход бензиновых фракций при разгонке в зависимости от свойств нефти колеблется от 15 до 25%. На долю остальных топлив приходится от 30 до 40%. Прямогонные нефтепродукты обладают высокой химической стабильностью, т.к. в них отсутствуют непредельные углеводороды. Но эти нефтепродукты не являются конечными и подвергаются дальнейшей вторичной переработке с целью увеличения выхода получаемых из нефти топливных фракций.