空分设备中精馏是利用两种物质的沸点不同，多次地进行混合蒸气的部分冷凝和混合液体的部分蒸发的过程，以达到分离的目的。
氧与氮分离就是精馏过程，氧与氮两种沸点不同的物质组成的混合液体，在吸收热量而部分蒸发时，易挥发组分氮将较多地蒸发；而混合蒸气在放出热量而部分冷凝时，难挥发组分氧将较多地冷凝。如果将温度较高的饱和蒸气与温度较低的饱和液体接触，则蒸气将放出热量给饱和液体。蒸气放出热量将部分冷凝，液体将吸收热量而部分蒸发。蒸气在部分冷凝时，由于氧冷凝得较多，所以蒸气中的低沸点组分(氮)的浓度有所提高。液体在部分蒸发过程中，由于氮较多的蒸发，液体中高沸点组分(氧)的浓度有所提高。如果进行了一次部分蒸发和部分冷凝后，氮浓度较高的蒸气及氧浓度较高的液体，再分别与温度不同的液体及蒸气进行接触，再次发生部分冷凝及部分蒸发，使得蒸气中的氮浓度及液体中的氧浓度将进一步提高。
这样的过程进行多次，蒸气中的氮浓度越来越高，液体中的氧浓度越来越高，最终达到氧、氮的分离。
