焦炭塔是延迟焦化核心设备,其安全长久运行对石油炼制产业发展至关重要。焦炭塔在运行过程中会出现倾斜鼓凸变形现象,危害生产安全。本文针对某化工有限公司焦炭塔水冷阶段倾斜现象,建立带分枝孔道焦层模型,模拟焦炭塔在水冷阶段的倾斜过程。对该焦炭塔进行三维瞬态温度场模拟、热弹塑性应力分析、剩余疲劳寿命估算以及塔顶管线安全评价,并提出了可行的治理措施。对倾斜焦炭塔塔体以及塔顶管线的安全设计与运行维护均有实际指导意义。针对焦炭塔水冷阶段倾斜现象,利用ANSYS软件进行瞬态温度场和热弹塑性应力分析。结果表明:水冷阶段冷却水通过焦层内分枝孔道急速冷却局部塔壁,形成冷点。冷点区域塔壁沿轴向和周向路径温度剧烈变化,巨大的温差应力造成该区域塔壁发生弯曲变形并进入塑性阶段。局部塔壁的弯曲变形诱发整个塔壁的倾斜,运行过程中塑性变形的累加会引起筒体的鼓凸变形,其次,热弹塑性应力分析发现,裙座局部区域也进入了塑性阶段,存在安全隐患。采用应变范围法预估焦炭塔剩余疲劳寿命。进一步,利用CAESAⅡ软件,依据压力管道规范B31.3,对塔顶油气管线中危险节点进行应力评定,结果表明在现有的倾斜工况下,管线仍能继续使用。最后针对塔体倾斜带来的危害,提出了可行的补强措施。本文为焦炭塔倾斜对塔体和管线的安全影响评估及其运行维护提供了有价值的参考依据。