热泵精馏技术的核心是逆向卡诺循环，即把工质通过加压升温，回收塔顶蒸汽的冷凝潜热，作为塔底再沸器的热源，以达到减少冷热公用工程用量的目的。热泵精馏除开工阶段外，基本上不需向再沸器提供额外的热量。

热泵主要由压缩机、膨胀阀、蒸发器和冷凝器构成，热量通过这四个部件之间的循环来实现传递。来自蒸发器的低温低压蒸气经压缩机升温升压，达到所需温度和压力的蒸气流经冷凝器，蒸气放出热量，降温冷凝成液相，经节流膨胀后压力继续下降。低压液相工作介质流入蒸发器后，由于沸点很低，很容易吸收热量再蒸发，又形成低温低压蒸气。

如果把蒸发器放入低品位热源中吸收热量，则吸收了热量的蒸气再进入压缩机，如此循环，能使低温热量不断流到温度较高的地方，实现热量的有效回收利用，其代价是不断给压缩机提供机械能或电能。

热泵精馏系统用压缩机把热量从低温处送到高温处，在该系统中压缩机消耗的能量是由外界提供的能量，它比再沸器直接加热消耗的能量少得多，一般只相当于后者的20～40%，由此可见热泵节约能耗的作用。热泵精馏具有一定的应用范围，需要根据精馏塔工艺要求，通过准确的经济评比决定是否使用热泵精馏。