概述
尿素合成熔融物经过中低压分解和闪蒸之后，从闪蒸槽得到的约90℃，71%（重量）的尿液，送往一、二段蒸发系统。经过两段蒸发后浓度在99.8%以上的熔融尿素，用泵送至造粒喷头喷洒造粒，在塔底得到颗粒状成品尿素。
尿素溶液中尿素是不挥发的，因而它具有稀溶液的属性，即溶剂水的蒸汽压下降，凝固点降低，沸点升高。在蒸发过程中，采用较低的操作压力是有利的。在一定压力下，溶液沸点是随着溶液浓度的增加而升高的；在一定浓度下溶液的沸点是随着压力的降低而降低。
尿素溶液在真空蒸发过程中，具有两个沸点，经研究发现，要想得到高浓度的尿素溶液采用一段蒸发工艺是不可取的。
尿素溶液蒸发的原理
在减压条件下，蒸发掉尿液中的水份和游离氨，使尿液浓度提高至99.8%(Wt)，随着压力的降低，尿液的沸点降低，加热蒸汽与沸腾液之间的温差增大，减少了换热器的换热面积，可减少尿液在高温下进行的生成缩二脲和尿素水解的反应，同时可充分利用系统副产的LS。
尿素溶液蒸发工艺条件的选择
尿素溶液在蒸发过程中既要减小副反应的程度，又要得到高浓度的尿素熔融物，因此选择适宜的操作温度和压力是十分重要的。
我们知道出闪蒸槽的尿液浓度为71%（重量）；进入蒸发器进行蒸发，达到饱和温度线时就会有结晶析出，此时必须升温，才能使蒸发连续进行下去。在尿素-H2O物系的P-T-X图上，物料浓度沿着饱和曲线由右向左移动。若想通过一次蒸发，将71%的尿素浓缩到99.8%以上，需要在极低的压力和较高的温度下蒸发大量的水量，这在工程设计上很不经济，付诸实现液较困难，所以通常采用两段蒸发流程。
一段蒸发的目的是在较低的压力下首先蒸发掉大量的水，然后在更低压力下的二段蒸发中达到最后的浓度。这两段蒸发的分界线使根据传热温差性质和冷却水温度而定的。
在工程上最经济的传热平均温差是20～25℃。在一段蒸发中，加热蒸汽温度高于出料温度5℃，当90℃进料时，由计算可知出一段蒸发尿液温度为130℃，为了安全操作，需使熔点低10℃即120℃，在尿素-H2O物系的P-T-X图上查120℃下饱和曲线的浓度为96%。由相律叙述得知，对于尿素水溶液在不饱和区的自由度F=C-P+2=2-2+2=2，故在130℃和95.5%浓度下，于尿素-H2O物系的P-T-X图中查得压力为220mmHg（0.0293MPa）。在此压力下，水蒸汽得冷凝温度为71.5℃。所以循环冷却水得温度为进水32℃，回水42℃，完全可以把蒸发蒸汽冷凝下来。
所以一段蒸发工艺条件为：入口尿液浓度约为71%；出口浓度为95.5%；操作温度130℃；操作压力0.0333MPa。
二段蒸发器出口尿液浓度要求≥99.8%，为防止结晶，操作温度应大于尿素的熔点，即高于132.7℃，通常高5～8℃，过高则副反应增加，过低易因热损失而结晶。在操作温度140℃、浓度99.8%下，查尿素-H2O物系的P-T-X图，得操作压力为25mmHg,在此压力下水蒸汽冷凝温度为25.5℃，所以不能采用循环水。对此一般有两种办法，采用低温介质（如地下深井水、低压下蒸发得液氨等）或升压器升压后，再用冷却水冷凝蒸发蒸汽。
