Prediction of asphaltene adsorption capacity of clay minerals using machine learning

吸附 支持向量机 弗伦德利希方程 粘土矿物 朗缪尔 沥青质 均方误差 计算机科学 机器学习 材料科学 人工智能 矿物学 化学 数学 统计 有机化学
作者
Mehdi Ghasemi,Afshin Tatar,Ali Shafiei,Oleksandr P. Ivakhnenko
出处
期刊:Canadian Journal of Chemical Engineering [Wiley]
卷期号:101 (5): 2579-2597 被引量:5
标识
DOI:10.1002/cjce.24675
摘要

Abstract A thorough understanding of asphaltene adsorption on clay minerals is particularly important in oil production and contaminated soil remediation using clay‐based adsorbents. In this paper, we introduced a machine learning approach as a reliable alternative for commonly used adsorption isotherms that suffer from inherent limitations in the prediction of asphaltene adsorption onto clay minerals. Machine learning (ML) models, namely multilayer perceptron (MLP), support vector machine (SVM), decision tree (DT), random forest (RF), and committee machine intelligent system (CMIS) combined with two optimizers were used. Experimental data (142 data points for six different clay minerals) was used for the modelling. To improve the accuracy of the smart models, a comprehensive data preparation such as outlier removal and feature selection was carried out. The results showed that relatively all the proposed models predict asphaltene adsorption on clay minerals with acceptable precision. Nevertheless, the MLP model showed superior performance compared with other models in which the overall root mean square error (RMSE) and coefficient of determination ( R 2 ) values of 6.72 and 0.93 were obtained, respectively. Finally, the developed MLP model was compared with the well‐known adsorption isotherms of Langmuir and Freundlich and exhibited superior performance.

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