本实用新型公开了一种带低温增压透平膨胀机的低能耗单塔制氮装置，所述装置包括空气压缩机、空气预冷机组、分子筛纯化装置、主换热器、精馏塔、多通道冷凝蒸发器、低温增压透平膨胀机、过冷器。本实用新型中使用低温增压透平膨胀机，增压气体为低温气体，增压比大大提高；与单塔返流膨胀的制氮设备相比，提取率提高约15%、能耗降低约20%；与双塔带液氮泵制氮设备相比，只需一个精馏塔，无需配置液氮泵，减少了动设备需求，故障率降低，制造成本降低，冷箱占地面积减少；而提取率却能与双塔带液氮泵制氮设备相媲美。