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把液體混合物進行多次部分汽化，同時又把產生的蒸汽多次部分冷凝，使混合物分離為所要求組分的操作過程稱為精餾。
為什么把液體混合物進行多次部分汽化同時又多次部分冷凝，就能分離為純或比較純的組分呢？對于一次汽化，冷凝來說，由于液體混合物中所含的組分的沸點不同，當其在一定溫度下部分汽化時，因低沸點物易于氣化，故它在氣相中的濃度較液相高，而液相中高沸點物的濃度較氣相高。這就改變了氣液兩相的組成。當對部分汽化所得蒸汽進行部分冷凝時，因高沸點物易于冷凝，使冷凝液中高沸點物的濃度較氣相高，而為冷凝氣中低沸點物的濃度比冷凝液中要高。這樣經過一次部分汽化和部分冷凝，使混合液通過各組分濃度的改變得到了初步分離。如果多次的這樣進行下去，將最終在液相中留下的基本上是高沸點的組分，在氣相中留下的基本上是低沸點的組分。由此可見，多次部分汽化和多次部分冷凝同時進行，就可以將混合物分離為純或比較純的組分。
液體氣化要吸收熱量，氣體冷凝要放出熱量。為了合理的利用熱量，我們可以把氣體冷凝時放出的熱量供給液體氣化時使用，也就是使氣液兩相直接接觸，在傳熱同時進行傳質。為了滿足這一要求，在實踐中，這種多次部分汽化伴隨多次部分冷凝的過程是逆流作用的板式設備中進行的。所謂逆流，就是因液體受熱而產生的溫度較高的氣體，自下而上地同塔頂因冷凝而產生的溫度較低的回流液體（富含低沸點組分）作逆向流動。塔內所發生的傳熱傳質過程如下1）氣液兩相進行熱的交換，利用部分汽化所得氣體混合物中的熱來加熱部分冷凝所得的液體混合物；2）氣液兩相在熱交換的同時進行質的交換。溫度較低的液體混合物被溫度較高的氣體混合物加熱二部分汽化。此時，因揮發能力的差異（低沸點物揮發能力強，高沸點物揮發能力差），低沸點物比高沸點物揮發多，結果表現為低沸點組分從液相轉為氣相，氣相中易揮發組分增濃；同理，溫度較高的氣相混合物，因加熱了溫度較低的液體混合物，而使自己部分冷凝，同樣因為揮發能力的差異，使高沸點組分從氣相轉為液相，液相中難揮發組分增濃。
精餾塔是由若干塔板組成的，塔的最上部稱為塔頂，塔的最下部稱為塔釜。塔內的一塊塔盤只進行一次部分汽化和部分冷凝，塔盤數愈多，部分汽化和部分冷凝的次數愈多，分離效果愈好。
通過整個精餾過程，最終由塔頂得到高純度的易揮發組分，塔尖得到的基本上是難揮發的組分。