đề tài dây chuyền công nghệ xúc tác FCC

Sự phát triển và tiến bộ của khoa học kỹ thuật trong các ngành công nghiệp hóa học , hóa dầu thực phẩm có liên quan và gắn bó chặt chẽ với việc sử dụng các loại xúc tác. Đặc biệt trong hóa dầu chất xúc tác đóng vai trò quan trọng và là nền tảng cho sự phát triển của ngành.Đối với ngành công nghiệp dầu khí nói chung và lĩnh vực lọc hóa dầu nói riêng, công nghệ xúc tác và hấp phụ có vai trò cực kỳ quan trọng, tham gia vào gần như toàn bộ quá trình sản xuất, quyết định chất lượng đầu ra của nhiên liệu và nguyên liệu cho sản xuất các sản phẩm hóa dầu. Vì xúc tác không chỉ: Tạo được nhiều sản phẩm và kinh tế hơn (giúp tăng tốc độ phản ứng, đơn giản hóa các bước phản ứnggiảm chi phí đầu tư, phản ứng tiến hành ở điều kiện trung bình (T,P thấp) giảm năng lượng tiêu thụ) , mà còn giúp giảm đáng kể lượng chất thải trong quá trình chế biến thành phẩm, làm sạch khí thải độc hại và bảo vệ môi trường (Nâng cao độ chọn lọc ta sản phẩm mong muốn – làm giảm lượng nguyên liệu chất thải không mong muốn, thay thế các nguyên liệu nguy hiểm và độc hại). Một trong số đó là xúc tác của FCC chiếm khối lượng lớn trong tổng số xúc tác của nhà máy lọc dầu, gần 80% khối lượng xúc tác rắn và hơn 50% giá trị.Đó là loại xúc tác chiếm vai trò quan trọng trong hóa dầu (trong đó zeolite là thành phần quan trọng). Vậy xúc tác FCC là gì và cơ chế hoạt động của nó ra sao, có vai trò và ứng dụng gì trong công nghiệp và đặc biệt trong công nghệ hóa dầu, nhóm em làm đề tài này để làm rõ các vấn đề trên.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA -VŨNG TÀU

KHOA HOÁ HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

BÁO CÁO NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI

XÚC TÁC FCC

Giảng viên hướng dẫn :Ths Diệp Khanh

Sinh viên thực hiện:

Lớp :

Khoá : 2011 – 2014

TP Vũng Tàu, tháng … năm …

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA – VŨNG TÀU

KHOA HOÁ HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

BÁO CÁO NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI

XÚC TÁC FCC

Giảng viên hướng dẫn :Ths Diệp Khanh

Sinh viên thực hiện:

Lớp :

Khoá :

Mở đầu

Sự phát triển và tiến bộ của khoa học kỹ thuật trong các ngành công nghiệp hóa học , hóa dầu thực phẩm có liên quan và gắn bó chặt chẽ với việc sử dụng các loại xúc tác

Đặc biệt trong hóa dầu chất xúc tác đóng vai trò quan trọng và là nền tảng cho sự phát triển của ngành.Đối với ngành công nghiệp dầu khí nói chung và lĩnhvực lọc hóa dầu nói riêng, công nghệ xúc tác và hấp phụ có vai trò cực kỳ quan trọng, tham gia vào gần như toàn bộ quá trình sản xuất, quyết định chất lượng đầu ra của nhiên liệu và nguyên liệu cho sản xuất các sản phẩm hóa dầu Vì xúc tác không chỉ: Tạo được nhiều sản phẩm và kinh tế hơn (giúp tăng tốc độ phản ứng, đơn giản hóa các bước phản ứng-giảm chi phí đầu tư, phản ứng tiến hành ở điều kiện trung bình (T,P thấp) giảm năng lượng tiêu thụ) , mà còn giúp giảm đáng kể lượng chất thải trong quá trình chế biến thành phẩm, làm sạch khí thải độc hại và bảo vệ môi trường (Nâng cao độ chọn lọc ta sản phẩm mong muốn – làm giảm lượng nguyên liệu chất thải không mong muốn, thay thế các nguyên liệu nguy hiểm và độc hại) Một trong số đó là xúc tác của FCC chiếm khối lượng lớn trong tổng số xúc tác của nhà máy lọc dầu, gần 80% khối lượng xúc tác rắn và hơn 50% giá trị.Đó là loại xúc tác chiếm vai trò quan trọng trong hóa dầu (trong đó zeolite là thành phần quan trọng)

Vậy xúc tác FCC là gì và cơ chế hoạt động của nó ra sao, có vai trò và ứng dụng gì trong công nghiệp và đặc biệt trong công nghệ hóa dầu, nhóm em làm đề tài này để làm rõ các vấn đề trên

I.1 –Tổng quan về quá trình FCC

I.1.a Quá trình FCC

Quá trình FCC có tên khoa học là Fluid Catalytic Cracking - cracking xúc tác tầng sôi - là một trong những quá trình quan trọng nhất trong nhà máy lọc dầu Quá trình này kết hợp chặt chẽ các công nghệ nền tảng trong công nghệ hóa học như quá trình truyền chất (chưng cất), truyền nhiệt, tầng sôi

 Carking xúc tác là quá trình chuyển hóa các phân đoạn dầu ở nhiệt độ cao thành những thành phần cơ bản có chất lượng cho động cơ, xăng máy bay

và distilat trung gian là gasoil

 Xúc tác trước đây sử dụng cho quá trình là hợp chất alumino-silicat, còn trong thời gian sau này sử dụng xúc tác trên cơ sở zeolite tinh thể và có chứa kim loại đất hiếm

 Hiệu quả của quá trình cracking xúc tác được đặc trưng bằng các tham số như: độ chuyển hóa tổng của nhiên liệu, hiệu suất sản phẩm cracking và chất lượng sản phẩm Trong đó thông số quan trọng nhất là độ sâu

cracking hay độ sâu chuyển hóa nhiện liệu thành xăng, khí và cốc

I.1.b Vị trí quá trình FCC trong nhà máy lọc dầu

Nhìn chung chức năng của phân xưởng FCC thể hiện như sau:

 Phân xưởng FCC là nhà máy sản xuất xăng Hiện nay khoảng 45% xăng trên thế giới được sản xuất hoặc trực tiếp từ phân xưởng FCC hoặc gián tiếp từ các phân xưởng hạ nguồn của FCC như là alkyl hóa…

 Phân xưởng FCC dùng để tận thu các sản phẩm từ cặn của dầu thô Quá trình này tạo ra nhiều sản phẩm nhẹ hơn, góp phần đáp ứng nhữngnhu cầu sản phẩm nhẹ ngày càng tăng trên thị trường

 Tạo ra tính uyển chuyển trong sự vận hành của nhà máy lọc dầu Nghĩa

tối đa sản xuất xăng, hoặc các sản phẩm trung bình (LCO), hoặc LPG

Sự uyển chuyển này làm cho nhà máy có khả năng điều chỉnh các mảng sản phẩm của nhà máy để đáp ứng nhu cầu hợp lý của thị trường

 Phân xưởng FCC tạo ra nhiều olefin nhẹ cho các quá trình lọc dầu ở hạnguồn, như là alkyl hóa và những quá trình hóa dầu khác như các nhà máy sản xuất MTBE, PE, PP…

I.1.c Sự cần thiết cần có quá trình FCC

 Nhu cầu các phân đoạn nhẹ và trung bình để sản xuất xăng, dầu hỏa,nhiên liệu phản lực và điezen nhiều hơn số lượng hiện có nếu chỉchưng cất trực tiếp từ dầu thô

 Do nhu cầu về nguyên liệu cho hóa dầu như etylen, propylen, benzen,toluen, xylen

 Do yêu cầu chất lượng xăng phải có chỉ số octan cao

 Những yêu cầu trên đòi hỏi phải có quá trình cracking Quá trình

cracking biến đổi các phân đoạn nặng thành các phân đoạn nhẹ giúp ta tăng hiệu suất và số lượng các sản phẩm nhẹ, tăng trị số octan của

xăng và tạo nguồn nguyên liệu cho hóa dầu

I.2 - Xúc tác FCC

I.2.a Những thay đổi xúc tác FCC qua các thời kỳ:

Bảng: Các chất xúc tác trong thời kỳ đầu công nghệ caracking dầu mỏ

Số liệu năm 1994 (IFP) về việc sử dụng chất xúc tác:

I.2.b Thành phần xúc tác FCC

a) Định nghĩa:

Xúc tác FCC là loại bột mịn có cấu trúc có kích thước trung bình khoảng 65 micromét, về bản chất đó là một loại axit rắn

 Các thông số thường được sử dụng để đánh giá một zeolite : kích thước ômạng cơ sở (UCS), hàm lượng kiềm và hàm lượng đất hiếm.

 Chất lượng của xúc tác phần lớn phụ thuộc vào bản chất và chất lượng của Zeolite

b2 Pha nền hoạt tính

Pha nền hoạt tính (active matrix) hay còn goi là chất mang (thường là oxyt nhômoxyt): Chất mang đóng vai trò đáng kể trong chất lượng của xúc tác Các lỗ rỗngcủa Zeolite quá nhỏ, không thể chocác phẩn tử HC lớn khuếch tán vào.Một chất mang hiệu quả phải có khả năng cho phép khuếch tán HC vào và ra khỏi xúc tác.Các phản ứng cracking sơ cấp xảy ra trên chất mang Tâm acid trên chất mang không có tính lựa chọn cao nhưZeolite, nhưng có khả năng Crack các phân tử lớn, những phân tử không có khả năng thâm nhập vào các lỗrỗng của Zeolite.Sản phẩm là các phân tử nhỏ hơn sẽ có khả năng chui vào các lỗ rỗng của Zeolite.Chất mang có thể đóng vai trò bẫy các nguyên tử V và các phân tử mang N có tính kiềm Những chất này có khảnăng làm ngộ độc Zeolite Như vậymột trong những ưu điểm của chất mang là làm giữ cho Zeolite không bị mất hoạt tính sớm do những tạp chất

Phụ gia thông thường được sử dụng như là: phụ gia giảm phát thải SOx, CO promoter, ZSM-5, phụ gia bẫy kim loại Các phụ gia thường dùng chủ yếu là chất độn và chất kết dính.

Chất độn là loại đất sét thêm vào xúc tác để làm loãng hoạt tính của nó.Cao lanh thường được sử dụng làmchất độn của xúc tác FCC.Ngoài ra, cao lanh còn được

sử dụng làm bộ khung để phát triển các tinh thể Zeolite ở trên nó.Chất kết dính giúp gắn kết Zeolite, chất mang và chất độn với nhau.Chức năng của chất độn vàchất kết dính là đảm bảo tính bền vật lý của xúc tác, đảm bảomôi trườngkhuếch tán nhiệt

I.2.c Tổng quan về Zeolite

 Zeolite là thành phân quan trọng nhât của FCC

 Zeolite ảnh hưởng đến hoạt tính,độ chọn lọc và chất lượng sản phẩm.Nó mang đến cho xúc tác :

 Những lỗ rỗng làm cho diện tích bề mặt riêng của Zeolite rất lớn, khoảng 600m2/g

C2 Tính chất hóa học của Zeolite.

 Do trạng thái OXH của Si: +4 và Al: +3 nên các tứ diện có tâm là Si sẽ trung hòa điện, còn các tứ diện có tâm Al sẽ mang điện tích Điện tích

âm này sẽ được trung hòa bởi 1 ion dương

 Dung dịch chứa NaOH thường được sử dụng trong tổng hợp

Zeolite => Na trung hòa điện tích - của tứ diện AL Loại Zeolite nàyđược gọi là Soda Y hay NaY Zeolite NaY không bền thủy nhiệt dochứa nhiều Na Ion NH4+ được dùng để thay thế Na, sau khi sấy Zeolite, NH3 bay hơi để lại H+ trên Zeolite, do đó tâm acidvừa là kiểu Bronsted, vừa kiểu Lewis

 Tâm acid Bronsted sau đó có thể được trao đổi bằng kim loạiđấthiếm, làm tăng độ mạnh của acid.Các tâm acid này tạo nênhoạt tính của xúc tác

C3 Các kiểu Zeolite

 Zeolite dùng trong sản xuât xúc tác FCC được tổng hợp từ Zeolite tự nhiên (faujastite)

 Có khoảng 40 loại Zeolite tự nhiên và 150 loại Zeolite

tổng hợp đã được biết Nhưng chỉ một số Zeolite tổng hợp

C3.1 Zeolite kiểu X

 Kiểu X có SAR(Tỷ Lệ Hấp Thụ Riêng) thấp hơn kiểu Y

 Kiểu X có độ bền nhiệt và thủy nhiệt thấp hơn Y (do có nhiều

Na hơn)

 Kém bền với nhiệt nên zeolite X thường được sử dụng làmkhô khí, tách CO2, tách O2/N2

C3.2 Zeolite kiểu Y

 Là Alumosilicat tinh thế ngậm nước với cấu trúc kiểu Faụjazit vi lỗ xốp

3 chiều đồng nhất và có kích thước cửa sổ ~ 8

 Có công thức hóa học: M2/nO.Al2O3.xSiO2.y.H2O (điều kiện: x>2 và n làhóa trị của cation kim loại M)

 Đơn vị cấu trúc cơ bản của zeolit Y là các sodalit Sodalit là một khối bátdiện cụt gồm 8 mặt lục giác và 6 mặt vuông do 24 tứ diện TO4 gộp lại

Y.

 Zeolite Y có thể có ở các dạng khoáng tự nhiên, nhưng hiện nay chủ yếu tổng hợp từ oxyt silic và oxit nhôm, đôi khi từ quá trình tinh thể hóa đất sét nung

 Các Zeolit Y được đưa vào xúc tác FCC dưới các dạng khác nhau:

 Trao đổi một phần hoặc hoàn toàn với đất hiếm, phần còn lại có thểdecation tạo các dạng REHY hoặc REY



 Biến tính bằng phương pháp xử lý nhiệt và (hoặc) xử lý hóa học tạo cácdạng zeolit decation siêu bền: H-USY, RE-H-USY hoặc dạngdeaiumin: H-DY, RE-H-DY.

• Vai trò của đất hiếm chủ yếu làm tăng độ bền nhiệt cho tinh thể (với

zeolit dạng decation NH4Y, ở nhiệt độ >500°c tinh thể có thể bị phá hủy nhưng với dạng REY, ở nhiệt độ >900°c vẫn bảo toàn được tính

chất tinh thể

C3.3.Zeolite ZSM-5

C3.3.a.Thành phần hoá học và cấu trúc của zeolit ZSM-5

 Zeolit ZSM-5 được phát minh bởi hãng Mobil từ năm 1972 Đây là loạizeolit thuộc họ pentasil, có mã cấu trúc quốc tế là MFI

 Hiện nay 40% cụm FCC ở Tây Âu đã sử dụng xúc tác ZSM-5 như một phụ gia làm tăng chỉ số octan

 ZSM-5 có tỷ lệ Si/Al = 50, kích thước lỗ xốp tương đối nhỏ (5.5A0)hạn chế được các phân tử lớn đi qua không làm xảy ra các phản ứng cracking( ở các parafin nhánh hoặc các Alkyl benzen) chỉ số octan luôn cao và ổn định

 Hệ thống mao quản trong zeolit ZSM -5 ba chiều với cửa sổ vòng 10 oxy,đường kính mao quản trung bình xấp xỉ 5,5 A° thuộc zeolit có mao quảntrung bình Công thức hoá học của zeolit Na -ZSM-5 có dạng:

NanALnSi96-nO192.16H2O (n<27)

Phổ XRD dạng bột của ZSM-5.

 Mạng tinh thể của zeolit ZSM -5 được tạo thành từ chuỗi 8 vòng 5 cạnh

mà đỉnh mỗi vòng 5 cạnh là 1 tứ diện TO4

C3.3.b Vai trò của Zeolite ZSM-5

 Việc thêm ZSM-5 vào chất xúc tác FCC là môt phương pháp quan trọng để tăng lượng alken nhẹ mà không làm tăng lượng cốc và khí

 Thêm ZSM-5 dần đến sự gia tăng chỉ số octan của gasolin do tăng tỉ số iso/normal của các alkan và alken và tăng nổng đô hydrocacbon aromat trong gasolin, tăng hiệu suất propen ,tăng đồng thời cả isobuten và

isobutan, giảm hiệu suất gasolin, giảm lượng metylpenten, hexan và heptan.

 Khi ZSM-5 được phối liệu trong chất xúc tác cracking thì sự hấp phụ các alkyl thơm dễ dàng hơn nên dẫn đến tăng hiệu suất bezen

 Zeolit ZSM-5 thực sự là một chất phụ trợ hiệu quả cho xúc tác FCC để làm gia tăng giá trị octan của gasolin và olefin nhẹ, đạc biệt là propen

I.2.d Cracking với lớp xúc tác tầng sôi

*Quá trình cracking có lớp xúc tác chuyển động đã thay thế quá trình Houdry Quá trình phản ứng xúc tác và tái sinh xúc tác được thực hiện ở các thiết bị riêng biệt: thiết bị phản ứng(lò phản ứng) và thiết bị tái sinh xúc tác(lòtái sinh) Xúc tác đã làm việc có chứa cốc chảy từ lò phản ứng vào lò tái sinh

và sau khi đã tái sinh lại ngược về lò phản ứng (hoặc bằng tự chảy hoặc bằng cưỡng bức) tạo thành một chu trình liên tục Năm 1942 quy trình cracking xúc tác giả sôi (FCC) đầu tiên được đưa vào họat động có tên là Up Flow

(model I) hình 5.1

*Năm 1944 người ta tăng đường kính của lò phản ứng và lò tái sinh, táchhơi sản phẩm được thực hiện ngay trong lò phản ứng và tái sinh xúc tác ở dạngtầng sôi và quá trình thổi cho xúc tác chuyển động từ phía dưới và lấy ra ngoài ởđáy lò Dây truyền họat động như vậy có tên là Dow Flow (Model II) hình 5.2.Người ta đã liên tục cải tiến thiết bị và cả hìng dạng của xúc tác Hình dạng xúctác phổ biến là dạng viên hình cầu nhằm làm giảm sự mất mát xúc tác và giảm sựmài mòn thiết bị và nâng cao hiệu quả tách của cycion

Hình 5.1 Sơ đồ FCC Model I Model I, tỷ lệ xúc tác/nguyên liệu chỉ đạt tối đa là 3 nhưng model II

có thể tăng tối đa là 10 Hãng M.B.Kellog đã thiết kế loại cân bằng áp suất Model III năm 1946, hình 5.3.

Hình 5.2 Sơ đồ FCC Model II Hãng Standard-Oil (New Jersey) đã thiết kế loại FCC mới (Model IV) hình 5.4 từ cải tiến của Model II và đã đưa vào họat động từ 1952.

Hình 5.3: sơ đồ FCC model III

1-Khí, 2 Hơi nước, 3 Lò tái sinh, 4.Khí, khói, 5.Nguyên liệu, 6 Lò phản ứng, 7.Cột chưng cất phân đoạn, 8.Xăng và khí, 9.Hồi lưu đỉnh, 10.Hồi lưu,

11 cột bay hơi phụ, 12.Gasoil nhẹ, 13 Gasoil nặng, 14.Cặn

Hình 5.4 Sơ đồ công nghệ FCC Model IV

II – CƠ CHẾ XÚC TÁC FCC

 Cơ chế phản ứng cracking xúc tác là cơ chế ion cacboni Các tâm hoạt tính là ion cácboni được tạo ra khi các phân tử hydrocacbon của nguyên liệu tác dụng với tâm axít của xúc tác

 Tâm axít xúc tác có 2 lọai: Lọai Bronsted (H+) và Lewis (L)

 Tâm Bronsted là khi tham gia phản ứng có khả năng cho proton hoạt động (H+) còn tâm Lewis thì thiếu electron nên có xu hướng nhận thêm điện tử

 Cơ chế hình thành tâm hoạt động

Các trung tâm hoạt động trên bề mặt chất xúc tác là các tâm axit Bronsted và Lewis

II.1 Các giai đoạn phản ứng trên bề mặt.

Gồm 4 bước cơ bản sau:

Bước 1: Hấp phụ các ion Hydride trên các tâm Lewis:

Bước 2: Phản ứng giữa các proton từ Bronsted với các olefin:

Bước 3: Phản ứng giữa các ion cacboni sinh ra từ bước 1 và 2 với các

hydrocacbon bằng cách tạo ra các ion hydride

các ion hydridekhông bền sẽ bị phân hủy thành

Bước 4: Nhả hấp phụ

Nhả hấp phụ sản phẩm: RH, CH3CH=CH2…

II.2 Cơ chế phản ứng – ion cacboni

{Đây là cơ chế chính của cracking xúc tác}

II.2.a Gồm 3 giai đoạn chính sau:

 Giai đoạn 1: Tạo ion cacboni

Ví dụ: trong trường hợp đối với các hydrocacbon mạch thẳng (Alcan):

 Giai đoạn 2: Phát triển chuỗi phản ứng của các ion cacboni.

Ví dụ:

3/ Phản ứng vơi hidrocacbon (RC) ban đầu

Ví dụ:

 Giai đoạn 3 : giai đoạn dừng phản ứng

Các ion cacboni kết hợp với nhau, nhường hay nhận nguyên tử hydro của xúc tác

để tạo thành phân tử trung hòa và chúng chính là cấu tử của sản phẩm cracking xúc tác

2/ Phát triển chuỗi phản ứng:

(A)

A.1 phản ứng đồng phân hóa:

CH3-CH+-CH2-CH2-CH2-CH3CH3-CH2-CH+-CH2-CH2-CH3A.2 phản ứng phân hủy:

B.1 phản ứng đồng phân hóa:

CH3-CH2-CH+-CH2-CH2-CH3CH3-CH+-CH2-CH2-CH2-CH3

B.2 Phản ứng với RC ban đầu

3/ Kết thúc chuỗi: một số sản phẩn tạo ra và trùng nhau, phản ứng với nhau và phản ứng với các sản phẩm khác để kết thúc chu trình phản ứng

II.2.c Các sản phẩm tạo ra trong phản ứng cracking xúc tác

 Sản phẩm mong muốn: Phản ứng cắt mạch (cracking ),xảy ra theo cơ chế

Hoạt tính cracking của các hydrocacbon giảm dần theo thứ tự sau:Olefin > Ankyl Aromatic > Ankyl naphten, isoparafin> n-parafin,

naphten>nhân thơm

 Sản phẩm không mong muốn:

*Phản ứng isomer hoá, thường xảy ra trước phản ứng cracking

*Phản ứng chuyển vị hydro:

• Phản ứng tạo hydro: do phản ứng dehydro hoá, xảy ra khi có mặt của Ni làm chất xúc tác

• Phản ứng tạo C1 – C2: sinh ra

do phản ứng cracking nhiệt phân hủy.

 Phản ứng ngưng tụ:

Nguyên liệu Sản phẩm quá trình cracking xúc tác

-Olefin và hydro-iso-parafin-Các hợp chất olefin có trọng lượng phân tử thấp

-Parafin, naphten và H.C thơm-Polyme, cốc

-Cyclohexan và olefin-H.C thơm

Hydrocacbon thơm

(alkyl thơm)

-Parafin và alkyl có mạch bên ngắn-Đồng phân hóa, chuyển vị nhóm alkyl-Sản phẩm ngưng tụ và cốc

Phản ứng bậc 2:

Naphten+ Olefin

-Hydrocacbon thơm-Parafin

Hydrocacbon thơm

+Olefin -Sản phẩm ngưng tụ và cốc

Bảng: nguyên liệu và các sản phẩm tương ứng của quá trình cracking xúc tác:

III – TÍNH CHẤT VÀ VAI TRÒ CỦA XÚC TÁC FCC

III.1 Một số tính chất đặc chưng của xúc tác FCC

 Độ bền mài mòn

Độbền mài mònnlà một tính chất rất quan trọng vì:

*Độ bền mài mòn quyết định tỉ lệ bổ sung xúc tác mới và xúc tác đang hoạtđộng, do đó, ảnh hưởng đên tính kinh tế của công nghệ;

*Mức độ ảnh hưởng đến môi trường: vì xúc tác có độ mài mòn kém có thể

bị phá vỡ và thải một lượng bụi đáng kể vào môi trường,

*Ảnh hưởng đến tính chất linh động của chất xúc tác trong thiết bị vì sự phân bố kích thước không hợp lý

 Tính chất ảnh hưởng đến độ mài mòn.

*Hàm lượng zeolit, cũng như kiểu và hàm lượng của chất nền tác động trực