以氮氣作為膨脹機的工質(zhì)的流程叫氮膨脹。氮膨脹分成純氮氣膨脹和污氮氣膨脹兩類。純氮氣膨脹流程是從下塔頂部和主冷凝器氮側(cè)頂部抽出純氮氣，一部分經(jīng)切換式換熱器環(huán)流通道復熱后再匯合進入透平膨脹機，膨脹后的氮氣經(jīng)板翅式換熱器作為產(chǎn)品氮氣引出。?
污氮氣膨脹流程，它是從下塔中部抽出含氧1%左右的污氮氣，一部分經(jīng)切換式換熱器環(huán)流通道復熱后再匯合進入透平膨脹機，膨脹后的污氮經(jīng)過冷液化器和切換式換熱器復熱回收冷量，再通過蒸發(fā)冷卻塔吸收冷卻水的蒸發(fā)熱后放空。?
由于從下塔抽出氮氣，使主冷凝器的液氮冷凝量減少，因此送入上塔的回流液氮減少，使精餾塔的回流比達到比較合理的數(shù)值，這樣充分利用上塔的精餾潛力，提高氧的提取率。?
氮膨脹的優(yōu)缺點是：?
1)氮膨脹后氣體不進入上塔，因此它不會直接影響上塔精餾工況，它在膨脹后的過熱度可以比空氣膨脹高，膨脹后的壓力也可以比空氣膨脹低一些。因而單位制冷量就比空氣膨脹要大，在設備冷損一定的情況下，它的膨脹量就可少一些；?
2)由于膨脹后的氣體不入上塔，并且主冷的熱負荷減小，因此上塔的上升氣量比空氣膨脹的要少，從而塔徑可以縮小，結(jié)構(gòu)也可以簡化；?
3)氮膨脹量增大對主冷溫差有一定影響，會使污氮中的含氧量升高，降低氧的提取率，可是對氧純度的直接影響不太大，對餾分氬的影響則更小，在國外的大型空分設備上已采用氮膨脹；?
4)氮膨脹的工質(zhì)比空氣膨脹的工質(zhì)要干凈，因而膨脹機可以在更安全的條件下運行。因為氮膨脹的工質(zhì)是從下塔上部抽出的，它不可能帶有固體二氧化碳等雜質(zhì)。而空氣膨脹的工質(zhì)是從下面塊泡罩塔板上抽出的，空氣中的二氧化碳就有可能被帶入膨脹機內(nèi)，引起膨脹機的磨損。此外，在氮膨脹時，膨脹后壓力是0.12MPa，溫度要到78.7K才會出現(xiàn)液滴，因此在膨脹機中不容易產(chǎn)生液體；?
5)由于下塔的較小回流比大于上塔精餾段的較小回流比，也就是說下塔回流液比上塔回流液富余得少，所以從下塔能抽取的氣氮量要比能送入上塔的空氣量少。通常，抽氮膨脹量不超過加工空氣量的16%，而空氣膨脹量不超過加工空氣量的25% 。