مدل‌سازي و پيش‌بيني ويسكوزيته نفت خام با استفاده از معادلات حالت مكعبي و آماري و مقايسه‌ي آن‌ها

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي شيمي

كارشناسي ارشد

در طول فرآوري نفت خام، ويسكوزيته مي¬تواند چندين مرتبه تغيير كند زيرا سيالات از طريق مخازن به خطوط لوله مي¬روند و جداسازي فاز يا تغييرات دما، فشار و تركيب را تجربه مي¬كنند. بنابراين، اطلاعات قابل اعتماد و دقيق در مورد ويسكوزيته سيال در طيف گسترده¬اي از شرايط و تركيبات بسيار مهم است. در اين پژوهش سعي شده است كه با نوآوري در بهينه¬سازي مدل¬هاي توسعه يافته گذشته همچون مدل تئوري اصطكاك (FT) و تئوري حجم آزاد (FVT) و جفت سازي آن‌ها با معادلات حالت مكعبي دو و سه پارامتري كه عبارتند از معادله سوئيو-ردليچ-كوانگ (SRK)،پنگ-رابينسون (PR) و پتل-تجا (PT) ، و معادله حالت PC-SAFT به عنوان مدلي از خانواده روش¬هاي آماري با الگوريتم¬هاي نوين بهينه¬سازي كرده كه شامل الگوريتم CMEAS، Active-set، SQP، Fminsearch، GA و PSO بهترين مدل را به عنوان¬ پيش¬بيني‌كننده ويسكوزيته هيدروكربن¬هاي خالص، دو جزئي، چند جزئي و در نهايت ويسكوزيته نفت خام را ارائه نموده و مقايسه¬اي بين نتايج پيش¬بيني تمامي‌مدل¬ها ارائه دهيم. داده¬هاي ورودي اين پژوهش شامل نتايج مشخصه سازي SARA براي 15 نمونه نفت خام از پژوهش¬هاي فرج پور و همكاران و همچنين 7 نمونه نفت خام از پژوهش ابوتقيه و همكاران (2019) به همراه داده¬هاي مربوط به تركيبات و ويسكوزيته هيدروكربن‌هاي خالص، دو جزئي و چندجزئي در فشار و دماهاي متفاوت از مراجع مختلف ادبيات اقتباس شده است. هفتاد درصد داده¬ها براي آموزش الگوريتم و سي درصد داده¬ها به عنوان اعتبار سنجي مورد ارزيابي قرارگرفته¬اند. نتايج اين پژوهش نشان مي¬دهد كه در مورد هيدروكربن¬هاي خالص با ميانگين خطاي پيش بيني M-RMSE=0.12% بين مدل¬هاي پيش¬يني تفاوت معناداري مشاهده نشد، فقط در برخي از تركيبات مدل حجم آزاد خطاي نقطه¬اي بيشتري را با بيشينه M-RMSE=0.86% نسبت به بقيه مدل¬ها با خطاي نشان مي¬دهد. در مورد تركيبات دوتايي نتايج پژوهش نشان مي‌دهد كه در مورد تركيبات سنگين مدل پيش-بيني PT-FT-SQP دقت بالاتري را نسبت به ساير مدل¬ها با پارامتر اعتبارسنجي=0.64% SMAPEv نشان داد. همچنين، نتايج بيانگر اين بود كه در تركيبات دوجزئي و چندجزئي مدل FT اختلاف بسيار زيادي با مدل FVT در پيش¬بيني با ميانگين M-RMSE=3.2% داشته و اين را مي¬توان به تراكم و سنگيني بيشتر تركيبات در مقايسه با هيدروكربن¬هاي خالص دانست. در خصوص نفت خام نتايج بسيار جالبي به دست آمد كه نشان مي¬دهد بهترين مدل پيش¬بيني از لحاظ مدل باقيمانده تئوري اصطكاك، از لحاظ معادله حالت معادلهPC-SAFT با ميانگين شاخص اعتبارسنجي=2.26% SMAPEv و پتل-تجا شاخص اعتبارسنجي=2.23% SMAPEv و از لحاظ الگوريتم بهينه-سازي الگوريتم SQP با شاخص اعتبارسنجي=2.53% SMAPEv بود.

220685

مهندسي نفت

مهندسي شيمي

دانشگاه صنعتي اصفهان