本发明提供一种海上甲醇合成装置及方法，其包括甲醇分离模块、闪蒸模块和甲醇循环纯化模块；甲醇分离模块包括交叉设置的第一气液分离器和第一冷凝模组；第一气液分离器包括n级气液分离器；第一冷凝模组包括(n‑1)级冷凝模组；(n‑1)级冷凝模组按照“(n‑1)级冷凝模组的出口温度随n的增大递减”设置；甲醇合成模块的出口与1级气液分离器的入口连接，且n级气液分离器的气相出口与循环模块的入口连接、n级气液分离器的液相出口与(n‑1)级气液分离器连通。通过包括n级气液分离器和(n‑1)级冷凝模组、甲醇循环纯化模块和闪蒸模块减小CO2和甲醇在生产过程中的损失率，有效提高了CO2转化率和甲醇产量。