由于实际过程中存在着各种不确定因素,为了避免破坏约束,需要保证在不违反约束和经济性能最优的前提下对设计变量增加裕量。本文考虑过程中不确定参数的随机分布,结合灵敏度分析,提出了一种基于随机灵敏度的化工过程最优裕量设计方法。取不确定参数的标称值,进行过程最优设计,得到最优设计点;假设过程不确定参数服从正态分布,基于灵敏度分析确定约束变量的均值和方差,在保证低概率违反约束的条件下求解设计裕量的随机优化问题;考虑动态过程,基于阶跃响应,分别针对闭环PID控制和闭环预测控制计算动态灵敏度曲线,得到约束变量的均值和方差的动态曲线,求解设计裕量的随机动态优化问题,以保证满足一定置信度的约束变量置信区间落在约束范围以内;最后以串联CSTR和催化裂化装置为例验证了本方法的有效性。各个设计变量如果裕量不足或过度消耗,会使得操作点移向约束,形成操作瓶颈,因此有必要对设计裕量进行评价,找到哪个设计变量存在裕量不足的短板。本文根据稳态操作优化的拉格朗日乘子得到操作优化经济效益对各个约束变量的灵敏度,以此计算操作优化经济效益对各个设计变量的灵敏度,作为裕量评价的依据;考虑动态过程中的随机干扰和控制系统,根据闭环传递函数计算约束变量的均值与方差,得到约束变量满足一定置信度的置信区间,以置信区间修正稳态优化约束进行变约束迭代优化,使稳态优化实现动态优化的效果,将动态优化的可实现经济效益用于裕量评价;最后以催化裂化装置为例验证了本方法的有效性。