メタンの酸化カップリング
メタン酸化カップリング(メタンのさんかカップリング、英語: oxidative coupling of methane、略称: OCM)は、主にメタンからなる天然ガスをより高価値な化学物質に変換するために1980年代に発見された化学反応である。OCMプロセスは商業的に実用化されていない。
エチレン合成の他、アセチレン、酢酸、メタノールなど様々な物質の直接合成が研究されている。
エチレンプラントが石油コンビナートの生産力の中核をなすことからもわかるようにエチレンには大きな需要が存在する。
メタンは石油の価格の半分、シェールガス革命によって4分の1にさえなると見られ、もし天然ガスの大半を占めるメタンを利用できれば莫大な利益が見込める。
そのためメタンの酸化的カップリングが望まれ、精力的な研究が行われてきたが実用化は叶わず20世紀終わりには研究は下火になった。
メタンの酸化的カップリング反応は次の式で表される。
2CH4 + O2 → C2H4 + 2H2O
反応は発熱性(ΔH= -280 kJ/mol)であり、高温(750- 950 °C)で発生する。反応では、メタン(CH4)は触媒表面で不均一に活性化され、メチルフリーラジカルを形成する。これは次に気相で結合してエタン(C2H6)になる。その後、エタンは脱水素化されることでエチレン(C2H4)になる。目的のC2生成物は、メチルラジカルと気相の表面および酸素との非選択的反応によって還元され、(望ましくない)一酸化炭素と二酸化炭素を生成する。