Diagramma di fase(a sinistra) e schema di processo (a destra) di distillazione azeotropica con agente materiale di separazione. In questo caso si sfrutta il fatto che il diagramma di fase presenta una lacuna di miscibilità, per cui condensando l'azeotropo che si viene a formare è possibile separare i componenti liquidi tramite decantazione: il liquido meno denso infatti si disporrà sopra al liquido più denso.
Nell'ambito dell'ingegneria chimica, per distillazione azeotropica si intende una tecnica di distillazione in cui al fine di svolgere una separazione viene ottenuta di proposito una miscela azeotropica oppure viene evitata la sua formazione.[1]