本实用新型公开了一种液体空气分离设备，包括将外部空气进行压缩的空气压缩机、对空气压缩机输出的空气进行净化的分子筛纯化装置、对经过净化的空气进行膨胀制冷的增压透平膨胀装置、将经过增压透平膨胀装置的空气分离的精馏塔、对精馏塔于塔外传输的部分气液体进行过冷的过冷器以及供空气分离设备中的气体进行热交换的换热器，所述增压透平膨胀装置包括共轴异端设置的增压机和膨胀机，所述精馏塔包括上塔和下塔，所述上塔底部设有主冷凝蒸发器，所述增压透平膨胀装置与分子筛纯化装置之间设有循环压缩机，所述增压机和膨胀机之间设有冷却装置。本实用新型精馏塔分离可直接得到液氧和液氮，与常规分开的空气分离设备加液化设备相比，本实用新型设备体积小，占地面积小，自动化水平高。