合成甲醇

合成甲醇是一種化學物質，為有機化學工業的主要原料之一。

用途

氫氣可以用於合成甲醇，合成甲醇由於其生產成本較低且用途廣泛，為有機化學工業的主要原料之一，亦為重要的石油化學品，其主要用途可以用來製造甲醛，其次可以製造對苯二甲酸二甲酯(DMT)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲胺、聚乙烯醇、氯甲烷類、醋酸等，此外甲醇尚可作為溶劑與燃料，若有需要還可制氫氣。

發展

早期製造甲醇系將木材乾餾而得，合成法開發以後此法幾乎被淘汰，初期的合成甲醇方法是由煤炭為原料製造，第二次世界大戰後開發以天然氣、煉油器與輕油等為原料之製法，煤炭法已經式微，僅餘煤炭廉價及煉鋼工業區附近尚有採用。

原理

甲醇合成之反應式如下：

主反應

提高壓力降低溫度有利於主反應的進行而產生甲醇，早期的合成法為了防止設備之腐蝕，於反應之前先將二氧化碳移除，後來發現二氧化碳也可以作為原料，因而不需將二氧化碳先行去除。

合成甲醇之關鍵在於壓力，過去均採用高壓法，壓力在300大氣壓以上，1966年開發出低壓法，壓力約50大氣壓；之後又有中壓法被開發出來，其壓力約200大氣壓。

壓力(atm) 溫度(℃) 觸媒

高壓法 300~600 320~380 鉻鋅觸媒

中壓法 105~300 225~270 含銅鋅鉻鋁觸媒

低壓法 40~60 200~300 含銅鋅觸媒

高壓法轉化率較高，但是為了達到高壓需要用往復壓縮機消耗較多的能量，低壓法可以使用離心式壓縮機，消耗能量較少，經濟規模較小，且可以使用含氫氣量較高的合成氣，中壓法也可以使用離心式壓縮機，不需像低壓法還要另加二氧化碳且改良低壓法設備龐大之缺點。

合成塔為直立型管殼式，管中填充觸媒，管外以沸水冷卻；也可以是填充塔式，如此可以於塔測多處通入冷原料以控制反應溫度。壓縮後的原料氣和循環之未反應氣體混合，經與反應生成氣體進行熱交換後，進入合成塔通過觸媒床進行反應，反應生成氣體經過熱交換冷卻後，甲醇冷凝，經分離器分離出甲醇，氣體再循環與原料氣混合。

如此冷凝合成出之粗甲醇中含有雜質，通常低壓法合成所得到的甲醇雜質含量及種類比高壓法所得的少，粗甲醇中的雜質除了水分以外可以分為三大類，即低沸點化合物，乙醇，高沸點化合物。粗甲醇進一步之精緻步驟及操作與設計因合成法及成品規格而不同。若成品純度要求較低時，可以採用單塔蒸餾方式。當純度要求較高時，可採用雙塔式蒸餾。當成品純度要求更高時，採用三塔式蒸餾較適用。於雙塔式蒸餾法中，二甲迷等低沸物雜質由第一塔塔頂排出，高級醇類高沸物由第二塔塔底排出，塔頂則得到高純度甲醇。