A、工业上用空气制取氧气是利用了液态氮和液态氧沸点的不同，分离过程中没有新物质生成，属于物理变化．

B、木炭使红色墨水褪色是利用了木炭的吸附性，吸附过程中没有新物质生成，属于物理变化．

C、石油炼制汽油是利用了石油中各成分沸点的不同，没有新物质生成，属于物理变化．

D、石墨和金刚石是碳的不同单质，石墨变成金刚石的过程中有新物质生成，属于化学变化．

故选D．