一种回收液化天然气冷能的空气分离装置，包括用液化天然气冷能作预冷的氮气制冷循环装置、空气液化分离装置、用于连接氮气制冷循环装置和空气液化分离装置的空气冷却器和空气液化器、用于启动和正常运行所需的一组阀门及连接管路。在该空气分离装置中，采用了低温空气压缩机、低温氮气增压机、增压膨胀机、节流阀以及用纯氮、污氮的余冷来冷却原料空气的空气预冷器等。本实用新型不仅能够有效回收液化天然气的冷能，减少运行成本和环境污染，而且在生产液态产品时，能够大幅度降低电耗和水耗，具有较大的应用推广价值。