空分设备精馏塔的工作原理主要是基于不同组分的沸点差异进行分离。
空气或液态空气被引入精馏塔的顶部,通过加热设备使得混合物开始汽化,每个组分根据其沸点的不同,会在不同的温度下开始汽化。较轻的组分(如氧气)汽化速度快,而较重的组分(如氮气、氩气)汽化速度慢。当混合物汽化后,在塔体内形成了汽液混合物,在塔内不断上升和下降,形成动态平衡。为了增加汽液间的接触面积和促进质量传递,塔体内设置了一系列填料(如鲍尔环、筛板等)。汽液混合物在塔内接触到填料表面,汽液之间进行连续的传递。在这个过程中,重组分(如氮气、氩气)逐渐向下凝结并从塔底部流出,而轻组分(如氧气)则向上蒸发。经过填料层的传递后,轻组分进一步汇集于塔顶,形成纯度较高的产品。而重组分则通过塔底的收集装置,形成较低纯度的副产品。
在分离过程中产生的蒸汽需要冷凝为液体,以便回收和再利用。通常使用冷却水或冷却剂来对蒸汽进行冷却,使其转变为液体状态。