甲醇，分子式是CH3OH，相對分子質量32.04。常溫常壓下，純甲醇是無色透明、易揮發(fā)、可燃、略帶醇香的有毒液體。甲醇蒸汽能和空氣形成爆炸性混合物。燃燒時無煙，火焰呈藍色，在較強陽光下不易被肉眼發(fā)現(xiàn)。甲醇能和水及常用有機溶劑（乙醇、乙醚、丙酮、苯等）以任意比相溶，但不能和脂肪烴類化合物互溶。甲醇是有機物醇類中最簡單的一元醇。甲醇絕大多數(shù)是以酯或醚的形式存在于自然界中，只有某些樹葉或果實中含有少量的游離甲醇。
??????? 甲醇的化學性質如下：
??????? 甲醇分子中含有 -氫原子和羥基基團，化學性質較活潑，能與許多化合物進行反應，生成有工業(yè)應用價值的化工產品。甲醇的主要化學反應有：氧化反應、脫氫反應、裂解反應、置換反應、脫水反應、羰基化反應、氨化反應、酯化反應、縮合反應、氯化反應等。
??????? ⑴氧化反應? CH3OH+1/2O2→HCHO+H2O?? 在一定條件下，甲醇不完全氧化成甲醛和水，這是工業(yè)上制取甲醛的主要反應之一。以下反應是甲醛工業(yè)生產中需要通過控制工藝條件加以抑制的反應。甲醛進一步氧化會生成甲酸：
??????? HCHO+1/2O2→HCOOH? 甲醇部分氧化：CH3OH+1/2O2→2H2+CO2? 甲醇完全燃燒氧化，放出大量的熱：CH3OH+O2→CO2+H2O
??????? ⑵脫氫反應? 在金屬催化劑存在下，甲醇氣相脫氫生成甲醛，這也是工業(yè)上制取甲醛的基本反應之一。CH3OH→HCHO+H2
??????? 在銅系催化劑存在下和一定溫度下，兩分子甲醇脫氫可生成甲酸甲酯，由此，可進一步制得甲酸、甲酰胺和二甲基甲酰胺等。2CH3OH→HCOOCH3+2H2
??????? ⑶裂解反應? 在銅催化劑存在下，甲醇能裂解呈一氧化碳和氫：
??????? CH3OH→CO+H2?? 若裂解過程中有水蒸氣存在，則發(fā)生水蒸氣轉化反應：
??????? CO+H2O→H2+CO2?? 另外，甲醇與水蒸氣也可以發(fā)生如下的反應：
??????? CH3OH+H2O→3H2+CO2
??????? ⑷置換反應? 甲醇能與活潑金屬發(fā)生反應，生成甲氧基金屬化合物，典型的反應有：2CH3OH+2Na→2CH3ONa+H2
??????? ⑸脫水反應? 甲醇在Al2O3或氟石、分子篩催化劑作用下，分子間脫水生成二甲醚：2CH3OH→(CH3)2O+H2O
???????????? ⑹羰基化反應? 甲醇和光氣發(fā)生反應生成氯甲酸甲酯，進一步反應生成碳酸二甲酯： CH3OH+COCl2→CH3OCOCl+HCl
?????????????????? CH3OCOCl+CH3OH→(CH3O)2CO+HCl 在壓力65MPa，溫度250攝氏度下，以碘化鈷作催化劑；或在壓力3MPa，溫度160攝氏度條件下，以碘化銠作催化劑，甲醇和CO能發(fā)生羰基化反應生成醋酸或醋酸酐：
?????????????????? CH3OH+CO→CH3COOH??? CH3OH+CO→(CH3CO)2O+H2O
??????? 在壓力3MPa，溫度130攝氏度下，以氯化亞銅作催化劑，甲醇和一氧化碳、氧氣發(fā)生氧化羰基化反應生成碳酸二甲酯：2CH3OH+CO+1/2O2→(CH3O)2CO+H2O
??????? 在堿催化劑作用下，甲醇和二氧化碳發(fā)生羰基化反應生成碳酸二甲酯：
????????????????? 2CH3OH+CO2→(CH3O)2CO
??????? 在壓力5~6MPa，溫度80~100攝氏度下，以甲醇鈉為催化劑，甲醇和一氧化碳發(fā)生羰基化反應可生成甲酸甲酯：CH3OH+CO→HCOOCH3
??????? ⑺氨化反應?? 在壓力5~20MPa，溫度370~420攝氏度下，以活性氧化鋁或分子篩作催化劑，甲醇和氨發(fā)生反應生成一甲胺、二甲胺、三甲胺的混合物，經精餾分離可得到一甲胺、二甲胺、三甲胺產品。
??????? CH3OH+NH3→CH3NH2+H2O??? 2CH3OH+NH3→(CH3)2NH+2H2O
??????? 3CH3OH+NH3→(CH3)3N+3H2O
??????? ⑻酯化反應? 甲醇可與多種無機酸和有機酸發(fā)生酯化反應，甲醇和硫酸發(fā)生酯化反應生成硫酸氫甲酯，硫酸氫甲酯經加熱減壓蒸餾生成重要的甲基化試劑硫酸二甲酯：CH3OH+H2SO4→CH3OSO2OH+H2O? CH3OSO2OH→CH3OSO3OCH3+H2SO4
??????? 甲醇和硝酸作用生成硝酸甲酯：CH3OH+HNO3→CH3NO3+H2O
??????? 甲醇和甲酸反應生成甲酸甲酯：CH3OH+HCOOH→HCOOCH3+H2O
???????????? ⑼縮合反應? 甲醇能與醛類發(fā)生縮合反應，生成甲縮醛或醚，例如：
??????? 2CH3OH+HCHO→CH3OCH2OCH3+H2O?? CH3OH+(CH3)3CHO→(CH3)3COCH3[MTBE]+H2O
??????? ⑽氯化反應?? 甲醇和氯化氫在ZnO/ZrO催化劑作用下發(fā)生氯化反應生成一氯甲烷：CH3OH+HCl→CH3Cl+H2O
??????? 一氯甲烷和氯化氫在CuCl2/ZrO2催化劑作用下進一步發(fā)生氧氯化反應生成二氯甲烷和三氯甲烷：CH3OH+HCl+1/2O2→CH2Cl2+H2O
???????????? CH3Cl2+HCl+1/2O2→CHCl3+H2O
??????? ⑾烷基化反應?? 甲醇作為烷基化試劑的研究開發(fā)，是甲醇化學的一個新領域，包括碳烷基化、氮烷基化、氧烷基化、硫烷基化等，如
??????? 甲醇與甲苯側鏈烷基化生成乙苯可進一步脫氫生成苯乙烯：
??????? CH3OH+PhCH3→PhCH2CH3+H2O
??????? 甲醇與甲苯在擇行催化劑合成二甲苯：CH3OH+PhCH3→Ph(CH3)2+H2O
???????????? 甲醇與苯酚在磷酸鹽催化劑作用下生成2,6-二甲基苯酚：
??????? 2CH2OH+PhOH→(CH3)2PhOh+2H2O
??????? 甲醇與苯胺反應生成Ｎ－甲基苯胺，N，N-二甲基苯胺：
??????? CH3OH+PhNH2→PhNHCH3+H2O??? CH3OH+PhNH2→PhN(CH3)2+H2O
??????? ⑿其他反應? 甲醇和異丁烯在酸性離子交換樹脂的催化作用下生成甲基叔丁基醚（MTBE）；甲醇和二氧化硫在 -Al2O3的催化作用下生成二甲基硫醚，進一步氧化成二甲基亞砜；甲醇在0.1~0.5MPa，350~500攝氏度條件下，在硅鋁磷酸鹽分子篩（SAPO-34）催化劑作用下生成低碳烯烴；甲醇在750攝氏度，在Ag/ASM-5催化劑作用下生成芳烴；甲醇在240~300攝氏度下，在0.1~1.8MPa下和乙醇在Cu/Zn/Al/Zr催化劑作用下生成乙酸乙酯；甲醇在220攝氏度，22MPa下，在鈷催化劑作用下發(fā)生同系化反應生成乙醇；
??????? 甲醇是基本的有機化工原料和溶劑，又是化工產品。它在基本有機化工中的用途僅次于乙烯、丙烯和苯等。甲醇在化工生產中具有分廠重要的地位和極其廣泛的用途，主要用于生產甲醛、醋酸、甲基叔丁基醚（MTBE）、二甲醚（DME）等多種有機化工產品；其次是作為原料和溶劑生產合成材料、農藥醫(yī)藥、燃料和油漆等，是農藥（西維因、呋喃丹、殺蟲劑、殺螨劑）、醫(yī)藥（硫酸二甲酯、甲醇鈉、合霉素）的原料；甲醇還可用于生產對苯二甲酸二甲酯（ＤＭＴ）、甲基丙烯酸甲酯（ＭＭＡ）、鹵代物（氯甲烷）及甲胺類產品等。
??????? 甲醇的辛烷值很高，又可作汽油的添加劑，是一種性能優(yōu)良的能源和車用燃料；甲醇是直接合成乙酸的原料；有甲醇為原料還可生產二甲醚（ＤＭＥ）、烯烴（ＭＴＯ、ＭＴＰ）、汽油（ＭＴＧ）等產品。二甲醚可用作民用燃料及柴油的替代原料，烯烴（乙烯和丙烯）既是基本有機化工原料，也可以作為化工生產的原料。
??????? 目前，甲醇已成為最重要的、應用十分廣泛的大宗基本有機化工原料之一，目前甲醇的深加工產品已達120多種，廣泛應用于化工、輕工、交通運輸、醫(yī)藥、紡織等行業(yè)。
???????????? 氣相法一氧化碳加氫合成甲醇是目前工業(yè)化合成甲醇的主要工藝。目前世界上典型的氣相法合成甲醇工藝主要有英國的ICI工藝、德國Lurgi工藝和日本的三菱瓦斯工藝，我國甲醇生產原料主要是以煤為主，煤氣化制甲醇、天然氣制甲醇、焦爐氣制甲醇以及城市煤氣聯(lián)產甲醇、合成氨聯(lián)產甲醇等各種工藝并存。甲醇合成反應是一個可逆的強放熱反應過程，甲醇合成反應的兩個基本化學反應式如下：
???????????????? CO+2H2=CH3OH+96,90kJ/mol
???????????????? CO2+3H2=CH3OH+H2O+49.53kJ/mol
??????? 在工業(yè)生產中，甲醇氣相法合成工藝的典型流程一般由原料其制造、原料氣凈化、甲醇合成、粗甲醇精餾等工序構成，甲醇合成氣主要指CO、CO2、H2及少量的N2和CH4。當代甲醇合成工藝技術主要分三種：高壓法（30.0MPa以上）、中壓法（15.0MPa）、低壓法（5.0~10.0MPa）。甲醇的合成是在高溫、高壓、催化劑存在下進行的,是典型的復合氣-固相催化反應過程。隨著甲醇合成催化劑技術的不斷發(fā)展,目前總的趨勢是由高壓向低、中壓發(fā)展。
??????? 高壓法
??????? 　　高壓工藝流程一般指的是使用鋅鉻催化劑,在300-400℃,30MPa高溫高壓下合成甲醇的過程.自從1923年第一次用這種方法合成甲醇成功后,差不多有50年的時間,世界上合成甲醇生產都沿用這種方法,僅在設計上有某些細節(jié)不同,例如甲醇合成塔內移熱的方法有冷管型連續(xù)換熱式和冷激型多段換熱式兩大類,反應氣體流動的方式有軸向和徑向或者二者兼有的混合型式,有副產蒸汽和不副產蒸汽的流程等.近幾年來,我國開發(fā)了25-27MPa壓力下在銅基催化劑上合成甲醇的技術,出口氣體中甲醇含量4%左右,反應溫度230-290℃。
??????? 中壓法
??????? 　　中壓法是在低壓法研究基礎上進一步發(fā)展起來的,由于低壓法操作壓力低,導致設備體積相當龐大,不利于甲醇生產的大型化.因此發(fā)展了壓力為10MPa左右的甲醇合成中壓法。它能更有效地降低建廠費用和甲醇生產成本。例如ICI公司研究成功了51-2型銅基催化劑,其化學組成和活性與低壓合成催化劑51-1型差不多,只是催化劑的晶體結構不相同,制造成本比51-1型高貴。由于這種催化劑在較高壓力下也能維持較長的壽命,從而使ICI公司有可能將原有的5MPa的合成壓力提高到l0MPa,所用合成塔與低壓法相同也是四段冷激式,其流程和設備與低壓法類似。
??????? 低壓法
??????? 　　ICl低壓甲醇法為英國ICl公司在1966年研究成功的甲醇生產方法，從而打破了甲醇合成的高壓法的壟斷,這是甲醇生產工藝上的一次重大變革,它采用51-1型銅基催化劑,合成壓力5MPa。ICl法所用的合成塔為熱壁多段冷激式,結構簡單,每段催化劑層上部裝有菱形冷激氣分配器,使冷激氣均勻地進入催化劑層,用以調節(jié)塔內溫度。ICI法首先將H2、CO、CO2、以及少量CH4組成的合成氣經過變換反應以調節(jié)CO/CO2的比例。然后利用離心壓縮機升壓到5MPa，送入溫度為270℃的冷激式反應器，反應后的氣體經冷卻分離出甲醇，未反應的氣體經壓縮升壓與新鮮的原料氣混合再次進入反應器，反應中所積累的甲烷氣作為馳放氣返回回轉爐制取合成氣。低壓法工藝生產的甲醇中含有少量水、二甲醚、乙醚、丙酮、高碳醇等雜質，需要蒸餾分離才能得到精甲醇。低壓法合成塔的型式還有聯(lián)邦德國Lurgi公司的管束型副產蒸汽合成塔及美國電動研究所的三相甲醇合成系統(tǒng)以及MGC低壓合成工藝。日本三菱瓦斯公司有與ICI類似的MGC低壓合成工藝，該工藝流程以碳氫化合物為原料，脫硫后進入500℃的蒸汽轉化爐，生成的合成氣冷卻后經離心壓縮與循環(huán)氣體相混合進入反應器，使用的也是銅基催化劑，操作溫度和壓力分別為200~300℃與5~15MPa。反應器為冷激式，外串一中間鍋爐以回收反應熱。1970年，德國Lurgi公司采用Cu-Zn-Mn，Cu-Zn-Mn-V，或Cu-Zn-Al-V氧化物銅基催化劑，成功的建成了甲醇的低壓生產裝置，該法稱為Lurgi低壓法。德國Lurgi低壓合成甲醇和合成氣是由天然氣、水蒸氣重整制備的。天然氣經脫硫至0.1mg/m3以下，送入蒸汽轉化爐中，天然氣中所含的甲烷在鎳催化劑作用下轉化成含有一氧化碳、二氧化碳及惰性氣體等的合成氣。合成氣經冷卻后，送入離心式透平壓縮機，將其壓至4.053~5.066MPa后，合成氣進入合成塔。在銅基催化劑存在下，合成氣反應生成甲醇。合成甲醇的反應熱用以產生高壓蒸汽，并作為透平壓縮機的動力。合成塔出口含甲醇的氣體與混合氣換熱冷卻，再經空氣或水冷卻，使粗甲醇冷凝，在分離器中分離。冷凝的甲醇至閃蒸罐中閃蒸后，送至精餾裝置精餾。粗甲醇首先在初餾塔中脫除二甲醚、甲酸甲酯及其他低沸點雜質。塔底物即進入第一精餾塔。經蒸餾后，50%的甲醇由塔頂出來，氣體狀態(tài)的精甲醇用來作為第二精餾塔再沸器加熱的熱源；由第一精餾塔底出來的含重組分的甲醇在第二精餾塔內精餾，塔頂部出精甲醇，底部為殘液；第二精餾塔來的精甲醇經冷卻后至常溫后，送入儲槽，即為純甲醇成品。70年代,我國輕工部四川維尼綸廠從法國Speichim公司引進了一套以乙炔尾氣為原料日產300噸低壓甲醇裝置(英國ICI專利技術)。80年代,齊魯石化公司第二化肥廠引進了聯(lián)邦德國Lurge公司的低壓甲醇合。
??????? 另外，依據(jù)原料的不同還可以分為以天然氣、油、煤焦炭等生產甲醇的方法。天然氣制甲醇的生產方法是指以天然氣作為制造甲醇的主要原料，天然氣主要成分是甲烷，還含有少量的其他烷烴、烯烴與氮氣。以天然氣生產甲醇原料氣有蒸汽轉化、催化部分氧化、非催化部分氧化等方法，其中蒸汽轉化法應用的最廣泛，它是在管式爐中常壓或加壓下進行的。由于反應吸熱，必須從外部供熱以保持所要求的轉化溫度，一般是在管間燃燒某種燃料氣來實現(xiàn)，轉化用的蒸汽直接在裝置上靠煙道氣和轉化氣的熱量制取。由于天然氣蒸汽轉化發(fā)制的合成氣中，氫過量而一氧化碳與二氧化碳量不足，工業(yè)上解決這個問題的方法一是采用添加二氧化碳的蒸汽轉化法，已達到合適的配比，二氧化碳可以外部供應，也可以由轉化爐煙道氣中回收，另一種方法是以天然氣為原料的二段轉化法，即在第一段轉化中進行天然氣的蒸汽轉化，只有約１／４的甲烷進行反應，第二階段進行天然氣的部分氧化，不僅所得合成氣配比合適而且由于第二段反應溫度提高到８００攝氏度以上，殘留的甲烷量可以減少，增加了合成甲醇的有效氣體組分。
??????? 煤與焦炭是制造甲醇粗原料氣的主要固體燃料，用煤和焦炭制甲醇的工藝路線包括燃料的氣化、氣體的脫硫、變換、脫碳及甲醇合成與精制。用蒸汽與氧氣（或空氣、富氧空氣）對煤、焦炭進行熱加工稱為固體燃料氣化，氣化所得的可燃性氣體統(tǒng)稱煤氣，是制造甲醇的初始原料氣，氣化的主要設備是煤氣發(fā)生爐，按煤在爐中的運動方式，氣化方法可分為固定床氣化法、流化床氣化法和氣流床氣化法，國內外對煤的氣化一般都沿用固定床間歇氣化法，煤氣爐沿用ＵＣＪ爐，在國外對于煤的氣化，目前以工業(yè)化的煤氣化爐有科波斯－托切克、魯奇及溫克勒三種，還有第二、第三代煤氣化爐的爐型主要有德士古及謝爾－科波斯等。用煤和焦炭制得的粗原料氣組分中氫碳比太低，故在氣體脫硫后要經過變換工序，使過量的一氧化碳變換為氫氣和二氧化碳，在經過脫碳工序將過量的二氧化碳除去。原料氣經壓縮、甲醇合成與精餾后制得甲醇。
??????? 工業(yè)上用油來制取甲醇的油主要有兩類：一類是石腦油，一類是重油。原油精餾所得的２２０攝氏度以下的餾分稱為輕油，又稱石腦油，以石腦油為原料生產合成氣的方法有加壓蒸汽轉化法，催化部分氧化法、加壓非催化部分氧化法、間歇催化轉化法等，目前用石腦油生產甲醇原料氣的主要方法是加壓蒸汽轉化法。石腦油的加壓蒸汽轉化需在結構復雜的轉化爐中進行。轉化爐裝置有輻射室與對流室，在高溫、催化劑存在下進行烴類蒸汽轉化反應。石腦油經蒸汽轉化后，其組成恰可以滿足合成甲醇的需要，即無需在轉化前后補加二氧化碳或設二段轉化，也無需經變換、脫碳調整其組成。重油是石油煉制過程中的一種產品，重油部分氧化是指重質烴類和氧氣進行燃燒反應，反應放熱，使部分碳氫化合物發(fā)生熱裂解，裂解產物經一部發(fā)生氧化、重整反應，最終得到以Ｈ２、ＣＯ為主，及少量CO2、CH4的合成氣供甲醇合成使用。重油部分氧化法所生成的合成氣，由于原料重油中碳氫比高，合成氣中一氧化碳與二氧化碳含量過量，需將部分合成氣經過變換，使一氧化碳與水蒸氣作用生成氫氣與二氧化碳，然后脫除二氧化碳，已達到合成甲醇所需之組成。合成后的粗甲醇需經過精制，除去雜質與水，得到精甲醇。