氢气可以用於合成甲醇，合成甲醇由於其生产成本较低且用途广泛，甲醇采购，为有机化学工业的主要原料之一，甲醇生产商，亦为重要的石油化学品，其主要用途可以用来制造甲醛，其次可以制造对苯二甲酸二甲酯(DMT)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲胺、聚乙烯醇、氯甲烷类、醋酸等，此外甲醇尚可作为溶剂与燃料，若有需要还可制氢气。
早期制造甲醇系将木材乾馏而得，合成法开法以后此法几乎被淘汰，初期的合成甲醇方法是由煤炭为原料制造，第二次世界大战后开发以天然气、炼油器与轻油等为原料之制法，煤炭法已经式微，仅余煤炭廉价及炼钢工业区附近尚有采用。
甲醇合成之反应式如下：
主反应
提高压力降低温度有利於主反应的进行而产生甲醇，早期的合成法为了防止设备之腐蚀，於反应之前先将二氧化碳移除，后来发现二氧化碳也可以作为原料，因而不需将二氧化碳先行去除。
合成甲醇之关键在於压力，过去均采用高压法，压力在300大气压以上，1966年开发出低压法，压力约50大气压；之后又有中压法被开发出来，其压力约200大气压。
压力(atm) 温度(℃) 触媒
高压法 300~600 320~380 铬锌触媒
中压法 105~300 225~270 含铜锌铬铝触媒
低压法 40~60 200~300 含铜锌触媒
高压法转化率较高，但是为了达到高压需要用往复压缩机消耗较多的能量，低压法可以使用离心式压缩机，消耗能量较少，经济规模较小，且可以使用含氢气量较高的合成气，中压法也可以使用离心式压缩机，不需像低压法还要另加二氧化碳且改良低压法设备庞大之缺点。
合成塔为直立型管壳式，管中填充触媒，管外以沸水冷却；也可以是填充塔式，如此可以於塔测多处通入冷原料以控制反应温度。压缩后的原料气和循环之未反应气体混合，经与反应生成气体进行热交换后，甲醇批发商，进入合成塔通过触媒床进行反应，反应生成气体经过热交换冷却后，甲醇冷凝，经分离器分离出甲醇，气体再循环与原料气混合。
如此冷凝合成出之粗甲醇中含有杂质，通常低压法合成所得到的甲醇杂质含量及种类比高压法所得的少，粗甲醇中的杂质除了水分以外可以分为三大类，即低沸点化合物，乙醇，高沸点化合物。粗甲醇进一步之精致步骤及操作与设计因合成法及成品规格而不同。若成品纯度要求较低时，可以采用单塔蒸馏方式。当纯度要求较高时，可采用双塔式蒸馏。当成品纯度要求更高时，采用三塔式蒸馏较适用。於双塔式蒸馏法中，甲醇，二甲迷等低沸物杂质由一塔塔顶排出，高级醇类高沸物由第二塔塔底排出，塔顶则得到高纯度甲醇。
甲醇生产工艺
描述了用于合成甲醇的工艺，包括以下步骤：
(a)使包括回路气体和补充气体的合成气混合物通过包含甲醇合成催化剂的一合成反应器，所述反应器通过压力下的沸水冷却，以形成包含甲醇的混合气体，
(b)冷却所述包含甲醇的混合气体，
(c)使所述经过冷却的包含甲醇的混合气体通过包含甲醇合成催化剂的第二合成反应器，在第二合成反应器中合成另外的甲醇，以形成产品气流，
(d)冷却所述产品气体以使甲醇冷凝，
(e)回收所述甲醇并使未反应的气体作为回路气体返回到所述一合成反应器，其中来自一合成反应器的包含甲醇的混合气体通过与所述回路气体或者所述补充气体进行热交换而被冷却。优选地，所述补充气体在与所述回路气体混合之前借助与所述来自一合成反应器的包含甲醇的混合气体或所述产品气体进行热交换而被加热，然后使其通过脱硫材料的床。
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