檸檬烯是一種高價值的化學物質。已有的研究表明，檸檬烯在熱解油中質量占比較高。因此，分離純化檸檬烯是熱解油的高價值利用方法之一，但這非常困難。首先，檸檬烯包含于數百種熱解油物質中，有許多化合物與檸檬烯的沸點接近，如1,2,3-三甲基苯、p-傘花烴和4-異丙基甲苯等。不同熱解條件時，熱解油的組分及其濃度均有明顯變化。此外，檸檬烯濃度對熱解溫度也很敏感，較低的溫度有利于檸檬烯的萃取，因此必須嚴格控制溫度。

目前，分離純化檸檬烯第一步是通過蒸餾或分級冷凝富集檸檬烯，這一步比較簡單。熱解油160~200℃之間的餾分含有大量檸檬烯。第二步是純化檸檬烯，這一步十分困難。檸檬烯的極性較弱，但檸檬烯醚有一個雙鍵，極性更強，具有親水性。這一性質使檸檬烯的分離純化易于實現。首先使用過量的醇在65℃下與檸檬烯發生反應，檸檬烯轉化率達86%，然后從反應混合物中分離出檸檬烯甲基醚。但遺憾的是，并沒有找到將檸檬烯醚轉化為檸檬烯的合適方法。因此，雖然檸檬烯化學價值高，并且可以從熱解油輕質組分中富集它，但純化的條件太苛刻，目前無法推廣應用。