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，甲醇采購，為有機化學工業的主要原料之一，甲醇生產商，亦為重要的石油化學品，其主要用途可以用來制造甲醛，其次可以制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。
早期制造甲醇系將木材乾餾而得，合成法開法以后此法幾乎被淘汰，初期的合成甲醇方法是由煤炭為原料制造，第二次世界大戰后開發以天然氣、煉油器與輕油等為原料之制法，煤炭法已經式微，僅余煤炭廉價及煉鋼工業區附近尚有采用。
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，后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，過去均采用高壓法，壓力在300大氣壓以上，1966年開發出低壓法，壓力約50大氣壓；之后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。壓縮后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后，甲醇批發商，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后，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。粗甲醇進一步之精致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，可以采用單塔蒸餾方式。當純度要求較高時，可采用雙塔式蒸餾。當成品純度要求更高時，采用三塔式蒸餾較適用。於雙塔式蒸餾法中，甲醇，二甲迷等低沸物雜質由一塔塔頂排出，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。
甲醇生產工藝
描述了用于合成甲醇的工藝，包括以下步驟：
(a)使包括回路氣體和補充氣體的合成氣混合物通過包含甲醇合成催化劑的一合成反應器，所述反應器通過壓力下的沸水冷卻，以形成包含甲醇的混合氣體，
(b)冷卻所述包含甲醇的混合氣體，
(c)使所述經過冷卻的包含甲醇的混合氣體通過包含甲醇合成催化劑的第二合成反應器，在第二合成反應器中合成另外的甲醇，以形成產品氣流，
(d)冷卻所述產品氣體以使甲醇冷凝，
(e)回收所述甲醇并使未反應的氣體作為回路氣體返回到所述一合成反應器，其中來自一合成反應器的包含甲醇的混合氣體通過與所述回路氣體或者所述補充氣體進行熱交換而被冷卻。優選地，所述補充氣體在與所述回路氣體混合之前借助與所述來自一合成反應器的包含甲醇的混合氣體或所述產品氣體進行熱交換而被加熱，然后使其通過脫硫材料的床。
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