本实用新型公开了一种双膨胀机中压液化设备，包括冷箱，冷箱外的氮气压缩机，增压透平膨胀装置，以及冷箱内的主换热器、液氮分离器和过冷器，所述增压透平膨胀装置包括共轴分别设置在冷箱内外的透平膨胀机和增压机，所述氮气压缩机包括原料氮气压缩机和循环氮气压缩机，所述增压透平膨胀装置包括对经过循环氮气压缩机的气体分别进行热端膨胀和一次增压的第一增压透平膨胀装置、对一次增压的气体进行二次增压并对二次增压的一部分气体进行冷端膨胀的第二增压透平膨胀装置。本实用新型将第一、第二增压透平膨胀装置高效串联，对输入的氮气继续进行两次增压，氮气液化效率增加；同时采用了全自动系统，自动化水平高，减少了工人劳动强度。