一种使用单个精馏塔生产纯氮的装置及其使用方法,该装置由空压机、预冷纯化系统,循环氮气增压机及冷箱系统组成,所述空压机前方设有空气过滤器,后方设置预冷纯化系统,空气通过空气过滤器进入空气透平压缩机内压缩至约4bar后,送入预冷纯化系统。空气在预冷纯化系统内经空冷塔冷却,分子筛除杂后,进入冷箱系统。空气经板式换热器冷却至接近饱和后,进入低温精馏塔精馏后获得低压氮气及液空,该股低压氮气通过换热器复热出冷箱,一部分去膨胀机增压端增压后作为产品,一部分进入循环氮气压缩机。氮气经循环氮气压缩机加压后,一部分作为产品,一部分作为膨胀量。本发明具有能够大幅度提高低温精馏制氮装置的提取率,降低空分装置的能耗等优点。