精馏塔的提纯原理基于混合物中各组分挥发度的差异，通过多次部分汽化和部分冷凝实现分离，其核心过程可归纳为以下方面：
一、挥发度差异：分离的基础
混合物中不同组分的沸点或蒸气压不同，导致在同一温度下各组分的挥发性存在差异。例如，乙醇（沸点78.3℃）与水（沸点100℃）的混合液中，乙醇更易挥发。精馏塔利用这一特性，通过加热使低沸点组分（轻组分）优先汽化，高沸点组分（重组分）则更多保留在液相中，从而实现初步分离。
二、塔内逆流接触：强化传质传热
精馏塔内设有塔板或填料，为气液两相提供接触界面。塔底液体被再沸器加热产生蒸汽，向上的流动；塔顶蒸汽被冷凝器冷凝，部分回流液向下流动。上升蒸汽与下降回流液在塔板或填料上逆流接触，发生热质交换：
蒸汽侧：重组分被冷凝进入液相，轻组分浓度逐渐升高；
液相侧：轻组分被汽化进入汽相，重组分浓度逐渐升高。
通过多级接触，每级均实现轻微的蒸发和冷凝，逐步提高产品纯度。
三、温度梯度控制：优化分离效率
塔内温度自下而上逐渐降低，形成温度梯度：
塔底：高温促进重组分液化，确保轻组分充分汽化；
塔顶：低温促进轻组分冷凝，防止重组分混入。
通过准确控制精馏塔塔内温度，可优化分离效果，甚至实现特殊分离需求（如低温精馏或高温精馏）。
四、回流比调节：平衡纯度与能耗
回流比是塔顶回流入塔的液体量与塔顶产品量之比。加大回流比可提高分离纯度，但会增加能耗；减小回流比则降低能耗，但可能影响纯度。实际操作中需根据需求调整回流比，以平衡效率与成本。
五、多级分离：实现高纯度产物
经过精馏塔塔内多次部分汽化和冷凝，轻组分在塔顶富集，重组分在塔底富集。塔顶可得到高纯度轻组分（如乙醇），塔底得到高纯度重组分（如水）。若需更高纯度，可对塔顶产物进行二次或多次精馏。