随着工业生产过程要求不断地提高，面对非线性、高维和不确定等复杂动态特性问题，静态优化方法已经无法实现其应用。因此，动态优化方法的研究成为了化工过程设计、操作和控制的重要课题。本文在对动态优化算法及其研究现状进行综述的基础上，进行了基于一些优化算法的优化设计和改进的研究，并与伦敦大学动态优化博士论文结果，国际文献报道结果以及基于gPROMS的优化结果进行了详细的对比研究，主要包括如下几个方面：(1)在掌握控制变量参数化方法的基础上，引入了双层规划的思想改进该算法，将原来的优化问题转化为两个部分，提高了求解的效率。典型算例的研究结果表明，相比较于传统控制变量参数化方法，在获得的控制性能指标最优的同时，计算效率有了很大的提高。(2)正交配置法一直是动态优化领域的研究热点。本文对正交配置算法原理以及特点进行了研究，同时将其应用到化工过程，通过实际例子对算法进行了验证。另外，改变正交配置法控制变量配置方式，减少了动态优化的变量。因而在计算效率上优于传统方法。通过仿真结果进行了验证，结果表明了修正算法的良好性能。(3)针对复杂非线性化工过程的全局最优化问题，本文研究了迭代动态规划方法，掌握了算法的原理和特性。同时针对该算法计算效率低的缺点，提出了一种基于自适应优化方法的迭代动态规划算法。该算法通过自适应调整迭代过程，提高迭代效率，并典型的化工过程动态优化问题为算例，进行了详细的比较研究，结果表明了该算法的良好性能。