图9-22a所示为制取高纯度液氮（或气氮）的单级精馏塔，它由塔釜、塔板及筒壳、冷凝蒸发器三部分组成。塔釜和冷凝发器之间装有节流阀。压缩空气经换热器和净化系统，进行热质交换，只要塔板数目足够多，在塔的顶部能得到高纯度气氮（纯度为99%以上）。该气氮在冷凝蒸发器内被冷却而变成液体，一部分作为液氮产品，由冷凝蒸发器引出，另一部分作为回流液，沿塔板自上而下的流动。回流液与上升的蒸气进行热质交换，最后在塔底得到含氧较多的液体，叫富氧液空，或称釜液，其含氧量约40%左右。釜液经节流阀进入冷凝蒸发器的蒸发侧（用来冷却凝侧的氮气）被加热而蒸发，变成富氧气体引出。如果需要获得气氮，则可从冷凝蒸发器顶盖下引出。

　　由于釜液与进塔的空气处于接近平衡的状态，故该塔仅能获得纯氮。

图9-21单级精馏塔

　　图9-21b 所示为制取纯氧（99%以上）的单级精馏塔，它由塔体及塔板、塔釜和釜中蛇管蒸发器组成。被冷却和净化过的压缩空气经过蛇管蒸发器时逐渐被冷凝，同时将它外面的液氧蒸发。冷凝后的压缩空气经过节流阀进入精馏塔的顶端。此时，由于节流降压，有一小部分液体气化，大部分液体自塔顶沿塔板下流，与上升的蒸气在塔板上充分接解，含氧量逐步增加。当塔内有足够多的塔板数时，在塔底可以得到纯的液氧。所得产品氧可以气态或液态引出。该塔不能获得纯氮。由于从塔顶引出的气体和节流后的液空处于接近相平衡状态，因而它的摩尔分数约为 。

　　综上所述，单级精馏分离空气是不完善的，不能同时获得纯氧和纯氮，只有在少数情况下（如仅需纯氮或富氧）使用。为了弥补单级精馏塔的不足，便产生了双级精馏塔。