在精馏过程中，t-x-y相图扮演着至关重要的角色。以苯-甲苯的混合液精馏为例，我们可以借助相图来深入理解连续精馏的基本原理。
图1 苯-甲苯混和液的t-x-y图将组成为xf的苯-甲苯混和液，从温度为t0的A点状态开始，在外压保持不变的情况下，持续加热至t2的C点时，混和液开始沸腾，此时出现与液相平衡的气相组成y2。随着温度进一步升至t3的E点，更多的蒸气开始生成。平衡的气、液相组成分别为y1和x1，显然，y1的数值大于x1。在加热气化的过程中，蒸气量逐渐增多，液体量逐渐减少，同时，液体中易挥发组分的含量也逐步降低，导致沸腾温度不断上升。当温度升至t4的H点时，混和液几乎完全转化为蒸气，仅剩极少量液体。在混和液即将完全消失而尚未消失前的状态为x2。一旦混和液全部转化为蒸气，其组成将与原始混和液的组成相同，即yf=xf。继续加热只能使蒸气变为过热蒸气，其组成保持不变。显然，仅通过完全气化无法实现组分的有效分离。因此，对加热到C点以上、H点以下的气化过程被称为部分气化过程。只有部分气化才能使得气相组成yA大于液相组成xA。基于这一原理，我们可以将温度为t0、组成为xf的原始混和液从A点加热至E点，并将组成为y1的蒸气全部移出冷凝。随后，将剩余的组成为x1的液体继续加热至N点（温度为t4），再次获得平衡的气相和液相，其组成分别为yf和x2，同样将yf的气相全部移出。接着，将剩余的组成为x2的液相继续加热至t5，得到平衡的气相和液相，其组成分别为y3和x3。如此反复进行多次部分气化操作后，剩余液体中的易挥发组分含量将逐渐降低，沸腾温度则逐渐升高，最终可获得几乎纯的难挥发组分甲苯。
反之，若将组成为yf、温度为t6的混和蒸气采用部分冷凝的方法进行处理，同样可以按照上述相反的操作步骤进行分离，最终可得到几乎纯的易挥发组分苯（读者可自行进行详细分析）。
综上分析，通过多次部分气化操作，难挥发组分会在液相中逐渐富集；而若采用多次部分冷凝，易挥发组分则会在气相中累积。精馏过程正是基于这一原理，在同一精馏塔设备内，通过同时并多次的部分气化和部分冷凝，得以实现易挥发组分和难挥发组分的有效分离，从而获得几乎纯的馏出液和馏残液。
工业上如何实现同一设备中同时并多次的部分气化和部分冷凝呢？这可以通过七个蒸馏釜的串联操作来解释（见图2（a）)。设想一个组成为xf的混合液连续进入釜4，与来自釜5的、组成为y5的蒸气充分接触。在这一过程中，两者进行传热和传质，从而形成组成为y4的蒸气和与之相平衡的、组成为x4的液体。随后，y4蒸气被引入釜3，与液体接触并发生部分冷凝，释放热量；而液体则吸收热量进行部分气化。值得注意的是，蒸气的部分冷凝主要涉及难挥发组分，而液体的部分气化则主要涉及易挥发组分。因此，经过这些操作后，我们得到组成为y3的蒸气和与之相平衡的、组成为x3的液体，且显然y3>y4，x3>x4。
这种关系可以推广到任意两个相邻的釜。对于蒸气而言，上一釜的蒸气总是比下一釜的蒸气含有更多的易挥发组分。同样地，就液相而言，下一釜的液体总是比上釜含有更多的难挥发组分。这样，精馏过程就达到了分离组分的目的。
然而，随着精馏的进行，由于yn>yn+1和xn逐渐减小，yn也会逐渐减小。最终，当yn=yn+1时，自n+1釜上来的蒸气仅仅从第n釜的液体中通过，不再进行传质和传热过程，从而无法进一步分离组分。为了解决这一问题（见图2（b)），我们可以将上一釜的部分液体引至下一釜，即所谓的回流操作。这样，由于xn-1>xn，可以补偿下一釜因部分气化而损失的易挥发组分。通过这种方式，各釜的气、液相组成保持稳定，精馏操作得以持续稳定地进行。
图2（c）展示了精馏塔的一部分，这一部分类似于将图2（b）中的各个蒸馏釜进行叠加。在精馏塔中，每一块塔板都扮演着一个蒸馏釜的角色。此图描绘的是一种筛板塔，其中蒸气会通过筛孔，在塔板上方的液层中鼓泡上升；而回流液则通过溢流管逐层下降。此外，一个完整的工业精馏装置不仅包含精馏塔，还配备了塔顶部的冷凝器和底部的再沸器等关键设备。这些设备共同协作，以确保精馏过程的顺利进行。
连续精馏的主要装置和流程如图3所示。连续板式精馏塔的加料板以上部分被称为精馏段，而加料板以下（包括加料板）的部分则称为提馏段。在生产过程中，原料液会经过预热器预热至指定温度后，进入加料板，并与精馏段的回流液混合，逐板向下流动，同时与上升的蒸气进行密切接触，不断进行传质和传热。最终进入再沸器的液体几乎全部为难挥发组分，其中一部分被引出作为馏残液，经过预热器回收部分热能后送往贮槽。剩余部分则在再沸器中通过间接蒸汽加热气化，产生的蒸气进入塔内逐板上升。每经过一块塔板，蒸气中的易挥发组分都会增加，难挥发组分则相应减少。经过若干块塔板后，蒸气进入塔顶冷凝器全部冷凝。冷凝液的一部分作为回流液重新进入塔内，另一部分则经过冷却器降温后作为塔顶产品（也称馏出液）送往贮槽。
在连续精馏的操作中，需要注意几个关键点。首先，每层塔板都会发生部分气化和部分冷凝，塔板提供的接触时间对于传质过程至关重要。其次，随着蒸气向上往塔顶方向移动，其轻组分含量逐渐增加，而液体则相反，向下往塔底方向移动时重组分含量逐渐增加。为了确保精馏过程的顺利进行，塔板上相接触的气、液流组成应接近，以存在露点与沸点间的温度差。此外，最上一层塔板的蒸气必须与其组成接近的液体相接触，这需要通过塔顶引出的蒸气全部冷凝后的部分冷凝液进行回流来实现。同时，从塔底应提供蒸气，其组成应与塔底馏残液相近，这可以通过在塔底安装的再沸器使馏残液部分气化来解决。最后，进料组成需要介于馏出液和馏残液之间，因此进料应在塔体中部的某一适宜的塔板上，该板被称为进料板。
图4展示了精馏流程中再沸器的简图。在连续精馏过程中，回流比R是一个重要的参数。它定义为塔顶冷凝器中冷凝液的一部分作为回流液重新进入塔内的量与塔顶产品流量的比值。回流比的大小直接影响着精馏的效果和能耗。适当的回流比能够确保塔板上的气液接触时间充足，提高传质效率，同时也有助于稳定塔的操作。然而，过大的回流比会导致能耗增加，经济性下降。因此，在实际操作中，需要根据原料性质、产品要求以及设备条件等因素来合理选择回流比。
图5展示了连续精馏塔顶部的情景。在塔顶，蒸气的流量设为Vmol/s，而冷凝器产生的冷凝液则分为两股：一股作为产品Dmol/s被采出，另一股作为回流液Lmol/s被送回塔内的第一块塔板。我们定义回流比R为回流液量（L）与产品量（D）之比，即R=L/D。同时，还有关系式V=L+D，或者V=(R+1)D，表明在稳定操作状态下，V保持恒定。当回流比R增大时，产品量D会相应下降。当D降为0时，即无产品采出，此时的回流比R达到无穷大，被称为全回流状态，这在科研、生产初期的调试或异常情况的处理时可能会采用。
