由于各組分具有不同的沸點，液體中的低沸點組分先蒸發(fā)，造成密閉容器中的液相和氣相中組成不同。氣相中低沸點組分的濃度比液相中低沸點組分的濃度大；液相中高沸點組分的濃度比氣相中高沸點組分的濃度大。同理，蒸氣冷卻后有一部分冷凝(即部分冷凝)。冷凝液中高沸點組分的濃度比氣相中高沸點組分的濃度大。
精餾過程就是多次的部分冷凝和部分蒸發(fā)。這一過程是在精餾塔中進行的。進行精餾操作時，塔頂必須具有下流液體，底部塔釜必須有連續(xù)上升的蒸氣，并使各層塔板氣液接觸，進行質(zhì)量和熱量交換，不斷地進行部分蒸發(fā)和部分冷凝，從而使上升蒸氣中低沸點組分越來越濃，從而得到所需要的純氣體;同時下流液體中高沸點組分越來越濃,從而得到所需要的純液體。液態(tài)空氣精餾塔中設(shè)置有多層塔板（如篩板塔）。
塔板上氣液接觸時，上升蒸氣從上一塊塔板下流的溫度較低的液體中獲得冷量，蒸氣中高沸點組分（氧）就部分冷凝而進入液體中，液體中的氧組分就增多，而液體則從蒸氣中得到熱量，其中低沸點組分(氮)就被部分蒸發(fā)，而使氣體中氮組分增多。精餾塔的每層塔板是氣、液兩相進行質(zhì)量和熱量交換的場所。
精餾過程就是通過精餾塔內(nèi)多塊塔板的熱量和質(zhì)量交換作用而實現(xiàn)的。最終在塔的底部獲得液氧，在塔的頂部得到高純度氣氮。
篩板塔 篩板塔內(nèi)裝有若干層塔板，塔板上有許多小孔，形狀如同篩子，并裝有溢流管。蒸氣從下部上升，穿過各層篩板的小孔，并從篩板上液層中鼓泡通過。液體則從溢流管逐層往下流動。
篩孔直徑一般為0.9～1.1毫米，間距為2.1～3.25毫米,篩孔在塔板上呈正三角形排列。篩板塔在操作范圍內(nèi)有高效率、結(jié)構(gòu)簡單和制造費用低等優(yōu)點，但塔的操作范圍較窄，塔板安裝水平度要求高。
泡罩塔 在塔板上設(shè)置許多泡罩，每個泡罩由帶齒縫的泡罩和升氣管組成，它浸沒在液體中。
上升蒸氣通過升氣管，從泡罩上的齒縫鼓泡通過液層，而液體通過溢流管流入下一塊塔板。它能在很廣的操作范圍內(nèi)穩(wěn)定工作,保持一定效率，但塔板結(jié)構(gòu)復雜，制造費用高,阻力大。
浮閥塔 浮閥塔由泡罩塔發(fā)展而來，結(jié)構(gòu)與泡罩塔相似，但每個孔裝有能上下活動的浮閥（見圖浮閥），覆蓋閥孔，代替固定的泡罩。浮閥可在一定的高度內(nèi)自由升降，調(diào)節(jié)通流面積，以適應不同的氣體通過量，并能在很廣的操作范圍內(nèi)保持高效率,且塔板結(jié)構(gòu)簡單,安裝容易，制造費用低。
填料塔 塔內(nèi)堆置填料，以增加氣液兩相間的接觸面積。最常用的填料有環(huán)形、鞍形和波形等實體填料和絲網(wǎng)填料。液體從塔頂沿填料表面呈膜狀向下流動，蒸氣則連續(xù)由下而上同液膜密切接觸。蒸氣和液體的濃度沿塔高連續(xù)變化。填料塔結(jié)構(gòu)簡單，阻力小，但要求液體在塔截面內(nèi)分配均勻，才能達到高效率。
