乙醇燃料

乙醇燃料是乙醇,与酒精饮料中的酒精相同,用作燃料。 它通常用作发动机燃料,主要用作汽油的生物燃料添加剂。 第一辆完全依靠乙醇运行的量产车是菲亚特147,由菲亚特于1978年在巴西推出。 乙醇通常由生物质如玉米或甘蔗制成。 世界乙醇生产运输燃料在2000年至2007年间从17×109升(4.5×109美制加仑; 3.7×109加仑加仑)增加到超过52×109升(1.4×1010美国加仑; 1.1×1010加仑加仑)。 从2007年到2008年,乙醇在全球汽油类燃料使用中的份额从3.7%增加到5.4%。 2011年全球乙醇燃料产量达到8.46×1010升(2.23×1010美制加仑; 1.86×1010加仑),其中美国和巴西是最大的生产国,分别占全球产量的62.2%和25%。 在2017-04年美国乙醇产量达到57.54×109升(1.520×1010美制加仑; 1.266×1010加仑)。

乙醇燃料的“汽油加仑当量”(GGE)值为1.5,即替换1体积汽油的能量,需要1.5倍的乙醇体积。

乙醇混合燃料广泛用于巴西,美国和欧洲(参见各国的乙醇燃料)。 今天在美国上路的大多数汽车可以使用高达10%乙醇的混合物,而乙醇占2011年美国汽油燃料供应的10%来自国内。此外,今天许多汽车都是灵活燃料的汽车能够使用100%乙醇燃料。

自1976年以来,巴西政府已强制要求将乙醇与汽油混合,自2007年起,合法混合物约为25%乙醇和75%汽油(E25)。 截至2011年12月,巴西拥有1480万辆灵活燃料汽车和轻型卡车以及150万辆灵活燃料摩托车,这些摩托车经常使用纯乙醇燃料(称为E100)。

生物乙醇是一种可再生能源,可以从农业原料中生产。 它可以由非常常见的作物制成,如大麻,甘蔗,马铃薯,木薯和玉米。 关于生物乙醇在替代汽油中的有效性存在相当大的争议。 对其生产和使用的担忧与粮食价格上涨有关,因为农作物需要大量的耕地,以及整个乙醇生产周期,尤其是玉米生产周期的能源和污染平衡。 纤维素乙醇生产和商业化的最新发展可以消除这些问题中的一些。

纤维素乙醇具有前景,因为纤维素纤维是植物细胞壁中的主要和通用成分,可用于生产乙醇。 据国际能源署(International Energy Agency)称,纤维素乙醇可以使乙醇燃料在未来发挥更大的作用。

化学
在乙醇发酵过程中,玉米(或甘蔗或其他作物)中的葡萄糖和其他糖转化为乙醇和二氧化碳。

6 H 12 O 6 →2 C 2 H 5 OH + 2 CO 2 +加热
对于副产物如乙酸和二醇,乙醇发酵不是100%选择性的。 它们大多在乙醇纯化过程中被除去。 发酵在水溶液中进行。 所得溶液的乙醇含量约为15%。 随后通过吸附和蒸馏的组合分离和纯化乙醇。

在燃烧过程中,乙醇与氧气反应产生二氧化碳,水和热量:

2 H 5 OH + 3 O 2 →2 CO 2 + 3 H 2 O +加热
淀粉和纤维素分子是葡萄糖分子串。 也可以用纤维素材料生产乙醇。 然而,这需要预处理将纤维素分裂成葡萄糖分子和随后可以发酵的其他糖。 所得产物称为纤维素乙醇,表明其来源。

乙醇也在工业上由乙烯在催化剂和高温存在下通过双键水合作用生产。

2 H 4 + H 2 O→C 2 H 5 OH
大多数乙醇是通过发酵生产的。

来源
2003年世界上约5%的乙醇实际上是石油产品。 它是通过乙烯与硫酸的催化水合作为催化剂制备的。它也可以通过乙烯或乙炔,碳化钙,煤,油气和其他来源获得。 每年生产200万短吨(1,786,000长吨; 1,814,000吨)石油衍生乙醇。 主要供应商是美国,欧洲和南非的工厂。 石油衍生的乙醇(合成乙醇)在化学上与生物乙醇相同,并且只能通过放射性碳测年来区分。

生物乙醇通常从碳基原料的转化中获得。 农业原料被认为是可再生的,因为它们利用光合作用从太阳获得能量,条件是生长所需的所有矿物质(如氮和磷)都返回土地。 乙醇可以从各种原料生产,如甘蔗,甘蔗渣,芒草,甜菜,高粱,谷物,柳枝稷,大麦,大麻,洋麻,马铃薯,甘薯,木薯,向日葵,水果,糖蜜,玉米,秸秆,谷物,小麦,稻草,棉花,其他生物质,以及许多类型的纤维素废物和收获,无论哪种都有最佳的轮对评估。

Algenol公司正在开发另一种从藻类生产生物乙醇的方法。 藻类不是在种植藻类,然后收获和发酵,而是在阳光下生长并直接产生乙醇,在不杀死藻类的情况下将其除去。 据称,该工艺每年可生产6,000美国加仑(每英亩5,000英制加仑;每公顷56,000升),而玉米生产每英亩400美国加仑(330英亩加仑/英亩; 3,700升/公顷)。

目前,从玉米生产乙醇的第一代方法仅使用玉米植物的一小部分:玉米粒来自玉米植物,只有淀粉(代表干粒质量的约50%)被转化。变成乙醇。 正在开发两种类型的第二代过程。 第一种类型使用酶和酵母发酵将植物纤维素转化为乙醇,而第二种类型使用热解将整个植物转化为液体生物油或合成气。 第二代方法也可以与植物如草,木材或农业废料如稻草一起使用。

生产
尽管可以通过各种方式生产乙醇燃料,但最常见的方式是通过发酵。

大规模生产乙醇的基本步骤是:糖的微生物(酵母)发酵,蒸馏,脱水(要求各不相同,参见下面的乙醇燃料混合物)和变性(任选)。 在发酵之前,一些作物需要糖化或将碳水化合物如纤维素和淀粉水解成糖。 纤维素的糖化称为纤维素分解(参见纤维素乙醇)。 酶用于将淀粉转化为糖。

发酵
通过糖的微生物发酵产生乙醇。 微生物发酵目前仅与糖直接作用。 植物的两种主要成分,淀粉和纤维素,均由糖制成 – 原则上可以转化为糖用于发酵。 目前,只有糖(例如甘蔗)和淀粉(例如玉米)部分可以经济地转化。 在纤维素乙醇领域有很多活动,其中植物的纤维素部分被分解成糖并随后转化为乙醇。

蒸馏
为了使乙醇可用作燃料,必须除去酵母固体和大部分水。 发酵后,加热糊状物以使乙醇蒸发。 这种称为蒸馏的过程将乙醇分离,但由于形成了低沸点水 – 乙醇共沸物,其最大纯度(95.6%m / m(96.5%v / v)乙醇),其纯度限制在95-96%。和4.4%m / m(3.5%v / v)水)。 这种混合物被称为含水乙醇,可以单独用作燃料,但与无水乙醇不同,含水乙醇与汽油的所有比例都不混溶,因此水馏分通常在进一步处理中与汽油发动机中的汽油一起燃烧而去除。

脱水
有三种脱水方法可从共沸乙醇/水混合物中除去水。 在许多早期燃料乙醇工厂中使用的第一种方法称为共沸蒸馏,其包括向混合物中加入苯或环己烷。 当将这些组分加入混合物中时,它在气 – 液 – 液平衡中形成非均相共沸混合物,当蒸馏时在塔底产生无水乙醇,以及水,乙醇和环己烷/苯的蒸气混合物。

当冷凝时,它变成两相液体混合物。 夹带剂(苯或环己烷)中较重的较重相被剥离夹带剂并再循环到进料中,而较轻相和来自汽提的冷凝物再循环到第二塔。 另一种早期方法,称为萃取蒸馏,包括添加三元组分,增加乙醇的相对挥发性。 当三元混合物被蒸馏时,它在塔的顶部流上产生无水乙醇。

随着人们越来越关注节约能源,已经提出了许多方法来避免蒸馏完全脱水。 在这些方法中,第三种方法已经出现并且已被大多数现代乙醇工厂采用。 这种新工艺使用分子筛从燃料乙醇中除去水。 在该过程中,压力下的乙醇蒸汽通过分子筛珠床。 珠子的孔的大小允许吸附水,同时排除乙醇。 一段时间后,床在真空下或在惰性气氛流(例如N 2)中再生以除去吸附的水。 通常使用两个床,以便一个可以吸水而另一个可以再生。 与早期的共沸蒸馏相比,这种脱水技术可以节省3,000 btus /加仑(840 kJ / L)的能源。

最近的研究表明,在与汽油混合之前完全脱水并不总是必要的。 相反,共沸混合物可以直接与汽油混合,因此液 – 液相平衡可以有助于消除水。 混合澄清器罐的两级逆流设置可以实现乙醇完全回收到燃料相中,同时具有最小的能量消耗。

后期制作水问题
乙醇是吸湿的,这意味着它直接从大气中吸收水蒸气。 由于吸收的水会稀释乙醇的燃料值,并可能导致乙醇 – 汽油混合物的相分离(导致发动机失速),因此乙醇燃料容器必须保持密封。 这种与水的高度混溶性意味着乙醇不能通过现代管道(如液体烃)长距离高效运输。

乙醇 – 汽油燃料可以在没有相分离的情况下包含的水的比例随着乙醇的百分比而增加。 例如,E30可含有高达约2%的水。 如果乙醇含量超过约71%,则剩余部分可以是任何比例的水或汽油,并且不会发生相分离。 燃料里程随着含水量的增加而下降。 具有较高乙醇含量的水的溶解度增加允许E30和水合乙醇放入同一罐中,因为它们的任何组合总是导致单相。 在较低温度下可以容忍少得多的水。 对于E10,其在21℃下为约0.5%v / v并且在-34℃下降至约0.23%v / v。

消费者生产系统
虽然生物柴油生产系统已经向家庭和商业用户销售多年,但为终端消费者使用而设计的商业化乙醇生产系统已经落后于市场。 2008年,两家不同的公司宣布了家用乙醇生产系统。 Allard Research and Development的AFS125先进燃料系统能够在一台机器上生产乙醇和生物柴油,而E-Fuel公司的E-100 MicroFueler仅用于生产乙醇。

引擎

燃油经济性
乙醇含有约。 每单位体积的能量比汽油少34%,因此理论上,与燃烧纯汽油相比,燃料经济性相同,在车辆中燃烧纯乙醇可减少34%的美国加仑数。 然而,由于乙醇具有较高的辛烷值,因此通过提高其压缩比可以使发动机更有效。 使用可变几何形状或双涡旋涡轮增压器,可以针对燃料优化压缩比,使得任何混合物的燃料经济性几乎恒定。

对于E10(10%乙醇和90%汽油),与常规汽油相比,效果很小(~3%),与含氧和重新配制的混合物相比,效果更小(1-2%)。 对于E85(85%乙醇),效果显着。 E85比汽油产生更低的里程,并且需要更频繁的加油。 实际性能可能因车辆而异。 根据所有2006年E85车型的EPA测试,E85车辆的平均燃油经济性比无铅汽油低25.56%。 在进行价格比较时,应考虑当前美国灵活燃料汽车的EPA额定里程,但E85是一种高性能燃料,辛烷值约为94-96,应与溢价进行比较。

冬季寒冷的开始
高乙醇混合物存在一个问题,即在寒冷天气中燃料蒸发并引发点火的足够蒸汽压力(因为乙醇倾向于增加燃料的燃料焓)。 当蒸气压低于45kPa时,冷发动机变得困难。 为避免在低于11°C(52°F)的温度下出现此问题,并在寒冷天气中减少乙醇的高排放,美国和欧洲市场均采用E85作为其灵活燃料车辆中使用的最大混合物,并且经过优化可以在这种混合物中运行。 在寒冷天气的地方,美国的乙醇混合物在这些非常寒冷的地区减少到E70,尽管它仍然以E85的形式出售。 在冬季温度低于-12°C(10°F)的地方,建议安装发动机加热系统,用于汽油和E85车辆。 瑞典有类似的季节减少,但混合物中的乙醇含量在冬季减少到E75。

巴西灵活燃料汽车可以使用高达E100的乙醇混合物,这是含水乙醇(含水量高达4%),与E85汽车相比,蒸汽压力下降得更快。 因此,巴西柔性车辆在发动机附近建有一个小型二级汽油蓄水池。 在冷启动期间,注入纯汽油以避免在低温下启动问题。 巴西南部和中部地区的用户尤其需要这项规定,冬季气温通常低于15°C(59°F)。 2009年推出了改进的柔性发动机,无需二级储气罐。 2009年3月,Volkswagen do Brasil推出了Polo E-Flex,这是第一款没有用于冷启动的辅助油箱的巴西灵活燃料模型。

燃料混合物
在许多国家,汽车被要求使用乙醇混合物。 所有巴西轻型车都是为高达25%(E25)的乙醇混合物而设计的,自1993年起,联邦法律规定乙醇含量为22%至25%,截至2011年7月中旬需要25%。美国所有轻型车辆均采用10%乙醇混合物(E10)正常运行。 截至2010年底,美国销售的汽油中有90%与乙醇混合。 2011年1月,美国环境保护署(EPA)发布了一项豁免,授权高达15%的混合汽油乙醇(E15)仅用于2001年或更新型号的汽车和轻型卡车。

从1999年车型年开始,世界上越来越多的车辆采用发动机制造,可以使用0%乙醇至100%乙醇的任何燃料,无需改装。 许多汽车和轻型卡车(包括小型货车,SUV和皮卡车的车型)设计为灵活燃料车辆,在北美和欧洲使用乙醇混合物高达85%(E85),在巴西高达100%(E100) 。 在较旧的车型年中,他们的发动机系统在燃料和/或排气中的氧传感器中包含酒精传感器,其向发动机控制计算机提供输入以调节燃料喷射以实现化学计量(在排气中没有残余燃料或游离氧)空气任何燃料混合物的燃料比。 在较新的型号中,酒精传感器已被移除,计算机仅使用氧气和气流传感器反馈来估算酒精含量。当发动机控制计算机预测燃烧的燃料中存在较高的醇百分比时,它还可以调节(提前)点火正时以在没有提前点火的情况下实现更高的输出。 这种方法得到了先进的爆震传感器的支持 – 用于大多数高性能汽油发动机,无论它们是否设计为使用乙醇 – 都能检测出提前点火和爆炸。

其他发动机配置

ED95发动机
自1989年以来,基于柴油原理的乙醇发动机在瑞典运行。 它们主要用于城市公共汽车,也用于配送卡车和废物收集器。 由斯堪尼亚制造的发动机具有改进的压缩比,所使用的燃料(称为ED95)是93.6%乙醇和3.6%点火改进剂的混合物,以及2.8%变性剂。 点火改进剂使得燃料可以在柴油燃烧循环中点燃。 然后还可以将柴油原理的能量效率与乙醇一起使用。 这些发动机已被英国雷丁公司使用,但生物乙醇燃料的使用正在逐步淘汰。

双燃料直喷
麻省理工学院2004年的一项研究和汽车工程师协会发表的早期论文确定了一种方法,可以比将其与汽油混合更有效地利用燃料乙醇的特性。 该方法提供了利用酒精来实现对混合电动的成本效益的明确改进的可能性。 改进包括在涡轮增压,高压缩比,小排量发动机中使用双燃料直接喷射纯酒精(或共沸物或E85)和汽油,任何比例高达100%,具有相似的性能到具有两倍排量的发动机。 每种燃料都是单独携带的,带有一个小得多的酒精罐。 在低功率巡航条件下,高压缩(用于更高效率)发动机在普通汽油上运行。 只有在需要抑制“爆震”时,例如当明显加速时,才将醇直接注入汽缸(同时减少汽油喷射)。 直接气缸注入使已经很高的乙烷辛烷值提高到130.计算出的汽油使用和二氧化碳排放的总体减少量为30%。 消费者成本回收期比涡轮增压柴油提高了4:1,比混合动力提高了5:1。 还避免了预混合汽油的吸水问题(引起相分离),多种混合比的供应问题和寒冷天气的启动。

提高热效率
在2008年的一项研究中,复杂的发动机控制和增加的废气再循环使得压缩比为19.5,燃料范围从纯乙醇到E50。 实现了高达大约柴油的热效率。 这将导致纯乙醇载体的燃料经济性与一种燃烧汽油的燃料经济性大致相同。

燃料电池由乙醇重整器提供动力
2016年6月,日产宣布计划开发由乙醇而非氢气驱动的燃料电池汽车,这是其他汽车制造商选择的燃料,这些汽车制造商开发并商业化了燃料电池汽车,如现代图森FCEV,丰田Mirai和本田FCX明晰。这种技术方法的主要优点是,部署加油基础设施比设置高压氢气所需的更便宜和更容易,因为每个加氢站的建造费用为100万美元至200万美元。

环境

能量平衡
所有生物质至少经历了这些步骤中的一部分:需要生长,收集,干燥,发酵,蒸馏和燃烧。 所有这些步骤都需要资源和基础设施。 与通过燃烧产生的乙醇燃料释放的能量相比,输入到过程中的能量总量被称为能量平衡(或“投入的能量返回的能量”)。 国家地理杂志2007年报告编制的数据显示,美国生产的玉米乙醇产量不大:需要一个化石燃料能源单位才能从生成的乙醇中产生1.3个能量单位。 巴西生产的甘蔗乙醇的能量平衡更为有利,需要一个单位的化石燃料能源才能从乙醇中生产8个。 能量平衡估计不容易产生,因此产生了许多相互矛盾的报告。 例如,一项单独的调查报告称,与玉米相比,甘蔗生产乙醇需要热带气候高效增长,每单位消耗8到9个单位的能量,玉米仅返回约1.34单位的燃料能量每消耗一个单位的能量。 加利福尼亚大学伯克利分校2006年的一项研究在分析了六项独立研究后得出的结论是,从玉米中生产乙醇比生产汽油使用的石油少得多。

二氧化碳是温室气体,在发酵和燃烧过程中排放。 当植物生长生物质时,植物对二氧化碳的吸收更大,这可以抵消这种影响。 与汽油相比,根据生产方法,乙醇释放的温室气体较少。

空气污染
与传统的无铅汽油相比,乙醇是一种无颗粒燃烧燃料,与氧气燃烧形成二氧化碳,一氧化碳,水和醛。 “清洁空气法”要求在美国添加含氧化合物以减少一氧化碳排放。 由于地下水污染,添加剂MTBE目前正被逐步淘汰,因此乙醇成为有吸引力的替代添加剂。 目前的生产方法包括来自诸如氨的常量营养素肥料制造商的空气污染。

斯坦福大学的大气科学家进行的一项研究发现,在美国洛杉矶,E85燃料会使空气污染相对于汽油的死亡风险增加9%:这是一个非常大的城市,以汽车为基础的大都市,这是最糟糕的情况。 臭氧水平显着增加,从而增加了光化学烟雾并加剧了诸如哮喘等医学问题。

二氧化碳

准确计算生物乙醇生产中产生的二氧化碳量是一个复杂且不精确的过程,并且高度依赖于生产乙醇的方法和计算中的假设。 计算应包括:

种植原料的成本
将原料运输到工厂的成本
将原料加工成生物乙醇的成本

这样的计算可能考虑或不考虑以下影响:

燃料原料生长区域土地利用变化的成本。
生物乙醇从工厂运输到其使用点的成本
与标准汽油相比,生物乙醇的效率
尾管产生的二氧化碳量。
由于生产有用的副产品(例如牛饲料或电力)而产生的益处。

右图显示了英国政府为可再生运输燃料义务计算的数字。

另一个复杂因素是生产需要耕种新的土壤,这会产生温室气体的一次性释放,这可能需要几十年或几个世纪的温室气体排放量减少才能达到平衡。 例如,将草地转为玉米生产乙醇需要大约一年的时间来节省,以弥补从最初耕种中释放的温室气体。

土地使用的变化
大规模农业生产农业酒精是必要的,这需要大量的耕地。 明尼苏达大学的研究人员报告说,如果美国种植的所有玉米用于制造乙醇,它将取代目前美国汽油消费量的12%。 有人声称通过砍伐森林获得用于乙醇生产的土地,而另一些人则认为目前支持森林的地区通常不适合种植作物。 无论如何,由于有机物减少,水的供应和质量下降,农药和化肥的使用增加以及当地社区可能的错位,农业可能会导致土壤肥力下降。 新技术使农民和加工者能够使用更少的投入逐渐产生相同的产出。

纤维素乙醇生产是一种可以减轻土地利用和相关问题的新方法。 纤维素乙醇可以从任何植物材料生产,可能使产量翻倍,以尽量减少食品需求与燃料需求之间的冲突。 纤维素乙醇生产不是仅利用来自小麦和其他作物的淀粉副产物,而是最大化所有植物材料(包括谷蛋白)的使用。 这种方法具有较小的碳足迹,因为能量密集的肥料和杀真菌剂的量保持相同,以获得更高的可用材料产量。 生产纤维素乙醇的技术目前处于商业化阶段。

用生物质代替乙醇代替电力
根据2009年5月科学杂志发表的一项分析报告,研究人员继续寻求纤维素的更具成本效益的发展,将生物质转化为电力以便为电动汽车充电可能是比使用生物质生产乙醇燃料更“气候友好”的运输选择。乙醇和先进的汽车电池。

乙醇排放的健康成本
对于美国生产和燃烧的每十亿乙醇当量加仑燃料,汽油的总体气候变化和健康成本为4.69亿美元,玉米乙醇为472-952万美元,具体取决于生物炼制热源(天然气,玉米秸秆或煤和)技术,但纤维素乙醇仅为1.23亿至2.08亿美元,具体取决于原料(草原生物量,芒草,玉米秸秆或柳枝稷)。

常见作物的效率
随着乙醇产量的提高或引入不同的原料,乙醇生产在美国可能变得更加经济可行。 目前,正在使用生物技术研究提高每单位玉米的乙醇产量。 此外,只要油价保持高位,其他原料(如纤维素)的经济使用就变得可行。 诸如稻草或木屑的副产物可以转化为乙醇。 快速生长的物种如柳枝稷可以在不适合其他经济作物的土地上种植,并且每单位面积产生高水平的乙醇。

作物 年产量(升/公顷,美国加仑/英亩) 温室气体节省
与汽油[a]
评论
甘蔗 6800-8000升/公顷,
727-870克/英亩
87%-96% 长季一年生草。 用作巴西生产的大多数生物乙醇的原料。 较新的加工厂燃烧不用于乙醇的残余物来发电。 只在热带和亚热带气候下生长。
芒草 7300升/公顷
780克/英亩
37%-73% 低输入多年生草。 乙醇生产取决于纤维素技术的发展。
柳枝稷 3100-7600升/公顷,
330-810克/英亩
37%-73% 低输入多年生草。 乙醇生产取决于纤维素技术的发展。 正在进行育种工作以提高产量。 多年生草的混合物种可能产生更高的生物量。
白杨 3700-6000升/公顷,
400-640克/英亩
51%-100% 快速生长的树。 乙醇生产取决于纤维素技术的发展。 完成基因组测序项目将有助于育种工作以提高产量。
甜高粱 2500-7000升/公顷,
270-750克/英亩
没有数据 低投入一年生草。 使用现有技术可以生产乙醇。 在热带和温带气候中生长,但最高的乙醇产量估计假设每年多种作物(仅在热带气候下可能)。存放不好。
玉米 3100-4000升/公顷,
330-424克/英亩
10%-20% 高投入一年生草。 用作美国生产的大多数生物乙醇的原料。 只能使用可用技术处理内核; 商业纤维素技术的开发将允许使用秸秆并将乙醇产量提高1,100-2,000升/公顷。
来源: 自然 444(2006年12月7日):673-676。 
– 假设没有土地使用变化(使用现有的农田),节省温室气体排放量。

减少石油进口和成本
美国广泛生产乙醇的一个理由是通过将一些外国生产的石油需求转移到国内生产的能源来实现能源安全。 乙醇的生产需要大量的能源,但目前的美国产量大部分来自煤炭,天然气和其他来源,而不是石油。 由于美国66%的石油消耗是进口的,相比之下,煤炭的净盈余和仅16%的天然气(2006年的数据),油基燃料转向乙醇产生了从外国到美国的净转移。能源。

根据爱荷华州立大学2008年的一项分析,美国乙醇产量的增长导致零售汽油价格比原本低0.29美元至每加仑0.40美元。

研究
乙醇研究的重点是替代来源,新型催化剂和生产工艺。 INEOS从营养材料和木材废料中生产乙醇。 当用牛瘤胃基因和酶进行基因工程改造时,细菌大肠杆菌可以从玉米秸秆中产生乙醇。 其他潜在的原料是城市垃圾,再生产品,稻壳,甘蔗渣,木屑,柳枝稷和二氧化碳。