精餾塔是設(shè)有多層塔板(對(duì)篩板塔，填料塔的工作原理相同)的空分設(shè)備。在塔板上有一定厚度的液體層。精餾塔一般多為雙級(jí)精餾塔，分為上塔和下塔兩部分。?
壓縮空氣經(jīng)清除水分、二氧化碳，并在熱交換器中被冷卻及膨脹(對(duì)中壓流程)后送入下塔的下部，作為下塔的上升氣。因?yàn)樗?1%，在0.6MPa下，對(duì)應(yīng)的飽和溫度為100.05K。在冷凝蒸發(fā)器中冷凝的液氮從下塔的頂部下流，作為回流液體。因其含氧為0.01%～1%，在0.6MPa下的飽和溫度約為96.3K。由此可見(jiàn)，精餾塔下部的上升蒸氣溫度高，從塔頂下流的液體溫度較低。下塔的上升氣每經(jīng)過(guò)一塊塔板就遇到比它溫度低的液體，氣體本身的溫度就要降低，并不斷有部分蒸氣冷凝成液體。由于氧是難揮發(fā)組分，氮是易揮發(fā)組分，在冷凝過(guò)程中，氧要比氮較多地冷凝下來(lái)，于是剩下的蒸氣中含氮濃度就有所提高。就這樣一次、一次地進(jìn)行下去，到塔頂后，蒸氣中的氧絕大部分已被冷凝到液體中去了，其含氮濃度高達(dá)99%以上。這部分氮?dú)獗灰嚼淠舭l(fā)器中，放出熱量后全部冷凝成液氮，其中一部分作為下塔的回流液從上往下流動(dòng)。液體在下流的過(guò)程中，每經(jīng)過(guò)一塊塔板遇到下面上升的溫度較高的蒸氣，吸熱后有一部分液體就要?dú)饣?。在氣化過(guò)程中，由于氮是易揮發(fā)組分，氧是難揮發(fā)組分，因此氮比氧較多地蒸發(fā)出來(lái)，剩下的液體中氧濃度就有所提高。這樣一次、一次地進(jìn)行下去，到達(dá)塔底就可得到氧含量為38%～40%的液空。因此，經(jīng)過(guò)下塔的精餾，可將空氣初步分離成含氧38%～40%的富氧液空和含氮99%以上的液氮。?
然后將液空經(jīng)節(jié)流降壓后送到上塔中部，作為進(jìn)一步精餾的原料。與下塔精餾的原理相同，液體下流時(shí)，經(jīng)多次部分蒸發(fā)，氮較多地蒸發(fā)出來(lái)，于是下流液體中的含氧濃度不斷提高，到達(dá)上塔底部可得到含氧99.2%～99.6%的液氧。從液空進(jìn)料口至上塔底部塔板上的精餾是提高難揮發(fā)組分的濃度，叫提餾段。這部分液氧在冷凝蒸發(fā)器中吸熱而蒸發(fā)成氣氧，在0.14MPa下它的溫度為93.7K左右。一部分氣氧作為產(chǎn)品引出，大部分作為上塔的上升氣。在上升過(guò)程中，部分蒸氣冷凝，蒸氣中的氮含量不斷增加。由于上塔中部液空入口處的上升氣中還有較多的氧組分，如果將它放掉，氧的損失太大，所以應(yīng)再進(jìn)行精餾。從冷凝蒸發(fā)器中引出部分含氮99%以上的液氮節(jié)流后送至上塔頂部，作為回流液，蒸氣再進(jìn)行多次部分冷凝，同時(shí)回流液多次部分蒸發(fā)。其中氧較多地留在液相里，氮較多地蒸發(fā)到氣相中，到了上塔頂，便可得到含氮99%以上的氮?dú)狻囊旱M(jìn)料口到液空進(jìn)料口是為了進(jìn)一步提高蒸氣中低沸點(diǎn)組分(氮)的濃度，叫精餾段。如果需要純氮產(chǎn)品還需要再次精餾，才能得到含氮99.99%的純氮產(chǎn)品。這就是精餾塔內(nèi)將空氣分離成氧、氮的過(guò)程。