将尿素溶液浓缩至99.7%以上（质量），然后经熔融尿素泵加压送至造粒塔顶的造粒喷头，旋转喷头将熔融尿素沿造粒塔截面喷洒成小液滴（颗粒直径为0.5～2.0毫米）下落。小液滴经过50米高度的自由落程和上升的冷空气逆流接触，温度骤冷至132.7℃，经凝固和冷却两个过程落入塔底，被冷却固化成颗粒尿素。尿素造粒塔是自然通风，有效高度是50米，落至尿素造粒塔底部的尿素温度主要根据塔下部的百叶窗开度控制通风量进行调节，通常保证出料尿素颗粒的温度在50℃ 。一般尿素造粒塔内空气流速为0.8～1.5米/秒，空气在塔内的流速不仅影响颗粒的沉降速度，而且也影响造粒塔排放的尿素粉尘量。落至尿素造粒塔底部的颗粒状尿素经旋转刮料机送至皮带运输机，再送往自动称量机，然后送入尿素仓库。

尿素造粒塔的冷却空气量、流速与塔的设计高度有关，而其所需要的空气量取决于熔融尿素及尿素颗粒中移去的热量，通常每吨尿素设计空气量为8000～10000米³。化肥粉尘允许排放浓度暂尚无明确标准, 实际尿素造粒塔排放空气平均含尘质量浓度在120～240毫克/米³，大颗粒尿素装置中排出尾气平均含尘质量浓度在30～50毫克/米³。

尿素造粒塔一般为钢筋混凝土浇注的直立中空圆筒状构筑物，塔顶有排风口、操作室，塔上部中央设置喷头，塔底有进风口和物料收集装置（锥形集料斗和刮料机），也有设置流化床冷却装置。为了防止尿素粉尘污染环境，造粒塔顶装有过滤器或水喷淋湿式除尘装置。由于尿素对水泥腐蚀性很强，塔体内壁保护层表面要求光滑、密实，一般采用聚氨酯、环氧树脂作涂层，也有采用耐酸砖等衬里。

尿素造粒塔顶部的排放气中会夹带大量的尿素粉尘，这些尿素粉尘大部分降落在附近地面，不仅腐蚀道路和建筑物，而且危害作物的生长，污染周边环境。同时，此部分的尿素也增加了生产消耗，削弱了企业竞争力，因此尿素造粒塔的粉尘排放是氮肥企业的关键环节。尿素造粒塔的粉尘回收技术采用循环喷淋洗涤技术，用工艺冷凝液或解吸水解废水洗涤粉尘，经循环洗涤到一定浓度，稀释液去尿素系统回用，同时喷淋洗涤也能除去塔顶尾气排出的氨气，解决尿素造粒塔排放尾气中粉尘含量高的问题。