Métodos de seleção de variável aplicados em ressonância magnética nuclear para predição de propriedades físico-químicas de petróleo

dc.contributor.advisor1Filgueiras, Paulo Roberto
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000000326171601
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1907915547207861
dc.contributor.authorPaulo, Ellisson Henrique de
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0000-0001-9960-846X
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/9178178161327991
dc.contributor.referee1Oliveira, Emanuele Catarina da Silva
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1715851915787164
dc.contributor.referee2Kuster, Ricardo Machado
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000000289615348
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/4149814906786366
dc.date.accessioned2024-05-30T00:49:57Z
dc.date.available2024-05-30T00:49:57Z
dc.date.issued2020-03-13
dc.description.abstractNuclear magnetic resonance (NMR) associated with chemometrics tools has been an alternative method to evaluate crude oils properties with high accuracy. In this paper, we used spectral information from 1H NMR and 13C NMR of 150 Brazilian crude oil samples to predict 8 physicochemical properties. We build models to estimate API gravity (API), standardized kinematic viscosity at 50 °C (VISst), heat combustion value (HCV), total acid number (TAN), saturates (SAT), aromatics (ARO), resins (RES) and asphaltene (ASF) content. To obtain accurate models, particle swarm optimization (PSO) and ordered predictors selection (OPS) were applied as variable selection techniques coupled to partial least squares (PLS) regression. PSO-PLS and OPS-PLS hybrid models presented higher predictive capacity than PLS regression models. We were able to find the most relevant signals of the NMR spectra for each property. The best results of SAT, ARO and RES content were obtained with PSO-PLS of 13C NMR dataset with root mean squared error of prediction (RMSEP) of 4.54, 2.85 and 4.08 (wt%), respectively. For API, VISst and TAN the RMSEP were equal to 0.74 (API), 0.02 and 0.16 (mg KOH·g–1), respectively, using OPS-PLS method and 1H NMR dataset. The more accurated models for ASF contents and HCV were built with PSO-PLS of 1H NMR, with RMSEP of 0.59 (wt%) and PSO-PLS of 13C NMR with RMSEP of 0.64 (MJ·kg–1), respectively. However, these two properties presented a coefficient of determination for the prediction set (R2 p) lower than 0.75, which means they are not very well adjusted to the regression model. Furthermore, using 13C NMR dataset, OPS-PLS models has shown similar results than PSO-PLS models, for some properties.
dc.description.resumoA ressonância magnética nuclear (RMN) associada a ferramentas quimiométricas tem sido um método alternativo para avaliar as propriedades de óleos brutos com alta exatidão. Neste trabalho, as informações espectrais de RMN de 1H e RMN 13C de 150 amostras brasileiras de petróleo bruto foram utilizadas para prever 8 propriedades físico-químicas. Modelos PLS foram construídos para estimar a densidade API (API), viscosidade a 50 °C (VISst), poder calorífico (HCV), número de acidez total (TAN), teor de saturados (SAT), teor de aromáticos (ARO), teor de resinas (RES) e teor de asfaltenos (ASF). De maneira a obter modelos mais exatos, a otimização por enxame de partículas (PSO) e a seleção de preditores ordenados (OPS) foram aplicadas como técnicas de seleção de variáveis acopladas à regressão por quadrados mínimos parciais (PLS). Os modelos híbridos PSO-PLS e OPS-PLS apresentaram maior capacidade preditiva que os modelos baseados em espectro completo. Foi possível verificar as regiões de sinal mais relevantes dos espectros de RMN para cada propriedade. Os melhores resultados para o teor de SAT, ARO e RES foram obtidos com PSO-PLS usando dados de RMN de 13C com a raiz do erro quadrático médio de previsão (RMSEP) de 4,54, 2,85 e 4,08 (wt%), respectivamente. Para API, VISst e TAN, o RMSEP foi igual a 0,74 (API), 0,02 e 0,16 (mg KOH·g–1), respectivamente, usando o método OPSPLS em dados de RMN de 1H. Os modelos mais exatos para ASF e HCV foram construídos com PSO-PLS de RMN de 1H, com RMSEP de 0,59 (wt%) e PSOPLS de RMN de 13C com RMSEP de 0,64 (MJ·kg–1), respectivamente. No entanto, essas duas propriedades apresentaram coeficientes de determinação (R2 p) inferiores a 0,75, o que significa que não foram muito bem ajustadas ao modelo de regressão. Além disso, usando o conjunto de dados RMN de 13C, os modelos OPS-PLS mostraram resultados semelhantes aos modelos PSO-PLS, para algumas propriedades.
dc.description.sponsorshipFundação de Amparo à Pesquisa do Espírito Santo (FAPES)
dc.formatText
dc.identifier.urihttps://dspace5.ufes.br/handle/10/15102
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseMestrado em Química
dc.publisher.departmentCentro de Ciências Exatas
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Química
dc.rightsopen access
dc.subjectRessonância Magnética Nuclear (RMN)
dc.subjectModelos PLS
dc.subjectPropriedades físico-químicas
dc.subject.br-rjbnsubject.br-rjbn
dc.subject.cnpqQuímica
dc.titleMétodos de seleção de variável aplicados em ressonância magnética nuclear para predição de propriedades físico-químicas de petróleo
dc.title.alternativeVariable selection methods applied in nuclear magnetic resonance to predict crude oil physicochemical properties
dc.typemasterThesis

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