Improving Group Contribution Methods by Distance Weighting

Amélioration de la méthode de contribution du groupe en pondérant la distance du groupe

Aalto University, School of Chemical Technology, Department of Biotechnology and Chemical Technology, P.O.B. 16100, 00076 Aalto - Finland
e-mail: anna.zaytseva@aalto.fi - ville.alopaeus@aalto.fi

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Abstract

A novel approach for improving estimations of existing group contribution methods is developed. Instead of fixed contributions, weighted contributions are optimized for each property estimation using a database. These weighting factors are calculated based on similarities between the compound whose properties are estimated and the other compounds in the database. By this approach, those components which are chemically more similar to the estimated one can systematically be given more weight in the estimation process, while sustaining the general nature of the group contribution methods.

The new approach was applied to the Joback and Reid (1987), and the Marrero and Gani (2001) group contribution methods. The performances were demonstrated on Normal Boiling Point (NBP) predictions. The absolute average error of NBP estimations was reduced by 6.3 K for the Joback and Reid method and by 4 K for the Marrero and Gani method. Other physical properties such as critical pressure, volume, formation energies, melting temperature and fusion enthalpy were estimated by applying the new technique to Joback and Reid method.

Résumé

La nouvelle approche pour améliorer les estimations existantes de la méthode de contribution du groupe est développée. Au lieu d’utiliser les contributions fixes, les contributions pondérées sont optimisées pour chaque propriété de la base de données. Les facteurs de pondération sont calculés en se basant sur les similitudes entre le composé, dont les propriétés sont estimées, et les autres composés de la base de données. En utilisant cette approche, les substances qui sont chimiquement plus proches des substances en question sont systématiquement plus pondérées. Ainsi la nature générale de l’approche est maintenue.

La nouvelle technique est appliquée aux méthodes de contribution du groupe de Joback et Reid (1987), ainsi que de Marrero et Gani (2001). Les performances sont démontrées en utilisant la prédiction du point normal d’ébullition (NBP, Normal Boiling Point). La moyenne de l’erreur absolue des prédictions de NBP est réduite de 6,3 K pour la méthode de Joback et Reid, et de 4 K pour la méthode de Marrero et Gani. Les autres propriétés physiques comme la pression critique, le volume, l’énergie de formation, la température de fusion et l’enthalpie de fusion sont estimées en appliquant la nouvelle technique à la méthode de Joback et Reid.