甲醇合成反應是在催化劑上進行的復雜的、可逆的化學反應。
主反應有：
   CO＋2H2→CH3OH＋102.5kj/mol
   CO2+3H2→CH3OH+H2O+59.6kj/mol
副反應
  2CO+4H2→CH3OCH3+H2O+200.2kj/mol
  CO+3H2→CH4+H2O+115.6kj/mol
  4CO+8H2→C4H9OH+3H2O+49.62kj/mol
  CO2+H2→CO+H2O-42.9kj/mol
  nCO+2nH2→(CH2)n+nH2O+Q
    以氧化銅為基礎的三元低溫催化劑能有效地抑制副反應的進行，同時加速主反應的進行。甲醇合成反應是按下面五個過程進行的。
    （一）擴散——氣體自氣機擴散到氣體和催化劑的界面。
    （二）吸附——各種氣體在催化劑的活性表面進行化學吸附。
    （三）表面反應——化學吸附的反應物在活性表面上進行反應，生成產物。
    （四）解吸——反應產物脫附。
    （五）擴散——反應產物氣體自催化劑界面擴散到氣相去。
    以上五個過程，（一）、（五）進行得最快；（二）、（四）進行的速度比（三）快得多，因此整個反應過程取決于第三個過程，即反應物分子在催化劑的活性表面的反應速度。
    對于甲醇合成反應，從化學平衡看，分子比H2/CO＝2/1，但由于CO在催化劑的活性中心的吸附速率比H2要快得多。所要以達到吸附相中H2/CO＝2/1，就要使氣相中的H2過量一些。一般認為在合成塔入口的H2/CO＝4～5較為合適，而且過量的氫可以減少副反應以及降低催化劑的中毒程度。
    由于CO2生成甲醇較CO生成甲醇的熱效應小，而且在合成甲醇過程中，變換反應處于平衡狀態，溫度升高時將促進吸熱的逆變換反應，溫度降低將有利于放熱的變換反應。因此CO2的存在，在一定程度上起到了保護催化劑的作用。但如果CO2含量過高，就會因其強吸附性而占據催化劑的活性中心，因此阻反應的進行。而且由于存在大量的CO2，使粗甲醇中的水含量增加，在精餾過程中增加能耗。一般認為CO2在3%左右為宜。
    惰性氣體（如CH4、N2、Ar）存在于合成氣體中，降低了有效組分的分壓，使反應速率降低，生成單位產品的能耗增大。所以惰性氣體的含量越低越好。
    從甲醇合成的化學平衡來看，溫度對低對提高甲醇的產率是有利的。但是，從反應速度來看，提高反應溫度能提高反應速度。所以必須兼顧兩個條件，溫度過低達不到催化劑的活性溫度，則反應不能進行。溫度太高不僅增加了副反應，消耗了原料氣，而且反應過快，溫度難以控制，容易使催化劑衰老失活。隨著溫度逐漸增加，平衡常數逐漸降低，當溫度達到一定數值，反應速度達到最大，再繼續增加溫度，反應速度下降。所以對于一定組成的反應物，具有最大反應速度的溫度。稱為相應這個組成的最佳溫度。最佳溫度與組成有關，當甲醇含量低時，由于平衡影響較小，最佳溫度就高。隨著反應的進行，甲醇含量升高，平衡影響增大，最佳溫度就低。
    甲醇合成反應為分子數減少的反應，因此增加壓力有利于反應向甲醇生成方向移動，使反應速度提高，對甲醇合成反應有利。
    當甲醇合成反應采用較低的空速時，氣體接觸催化劑的時間長，反應接近平衡，反應物的單程轉化率高。由于單位時間通過的氣量小，總的產量仍然是低的。由于反應物的轉化率高，單位甲醇合成所需要的循環量較少，所以氣體循環的動力消耗小。如果采用大空速時與上面的情況剛好相反，而且如果空速過大催化劑床層溫度不易維持，對于催化劑XNC－98空速為7000～20000h－1較為有利。

                                                                                                                  (來源：中國慶華集團 王瑗 整理)