ISO 6978-1:2003
(Main)Natural gas — Determination of mercury — Part 1: Sampling of mercury by chemisorption on iodine
Natural gas — Determination of mercury — Part 1: Sampling of mercury by chemisorption on iodine
ISO 6978-1:2003 specifies a method for the determination of total mercury content in natural gas using a sampling method at pressures up to 40 MPa by chemisorption on iodine impregnated silica gel. This sampling method is suitable for the determination of mercury contents within the range of 0,1 microgram/m3 to 5 000 micrograms/m3 in natural gas. This method is applicable to sampled gas volumes containing less than 20 mg hydrogen sulfide and less than a total liquid hydrocarbon condensate of 10 g/m3 under the sampling conditions. The collected mercury is determined by measuring the absorbance or fluorescence of mercury vapour at 253,7 nm.
Gaz naturel — Détermination de la teneur en mercure — Partie 1: Échantillonnage du mercure par chimisorption sur iode
L'ISO 6978-1:2003 spécifie une méthode de détermination de la teneur totale en mercure dans un gaz naturel à l'aide d'une méthode d'échantillonnage, à des pressions allant jusqu'à 40 MPa, par chimisorption sur un gel de silice imprégné d'iode. Cette méthode d'échantillonnage est appropriée pour la détermination de teneurs en mercure dans le gaz naturel allant de 0,1 microgramme/m3 à 5 000 microgrammes/m3. Cette méthode est applicable aux volumes de gaz échantillonnés contenant moins de 20 mg de sulfure d'hydrogène (teneur absolue) et moins de 10 g/m3 de condensat liquide total d'hydrocarbure dans les conditions d'échantillonnage. Le mercure recueilli est déterminé en mesurant l'absorbance ou la fluorescence de la vapeur de mercure à 253,7 nm.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 6978-1
First edition
2003-10-15
Natural gas — Determination of
mercury —
Part 1:
Sampling of mercury by chemisorption
on iodine
Gaz naturel — Détermination de la teneur en mercure —
Partie 1: Échantillonnage de mercure par chimisorption sur iode
Reference number
©
ISO 2003
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Published in Switzerland
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Contents Page
Foreword. iv
Introduction . v
1 Scope. 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions. 2
4 Principle . 2
5 Apparatus. 2
6 Reagents . 9
7 Sampling . 10
7.1 General. 10
7.2 Sampling procedure (see Figures 1 and 2). 11
7.3 Sample treatment . 12
8 Mercury determination . 13
8.1 Transfer of mercury to AAS or AFS instrument. 13
8.2 Calibration. 13
8.3 Blank test . 13
9 Calculation. 14
10 Precision . 15
10.1 General. 15
10.2 Repeatability and reproducibility . 15
10.3 Uncertainty. 15
11 Test report. 15
Bibliography . 16
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 6978-1 was prepared by Technical Committee ISO/TC 193, Natural gas, Subcommittee SC 1, Analysis of
natural gas.
This first edition of ISO 6978-1, together with ISO 6978-2, cancels and replaces ISO 6978:1992, which has
been technically revised.
ISO 6978 consists of the following parts, under the general title Natural gas — Determination of mercury:
Part 1: Sampling of mercury by chemisorption on iodine
Part 2: Sampling of mercury by amalgamation on gold/platinum alloy
iv © ISO 2003 — All rights reserved
Introduction
Natural gases may contain considerable amounts of mercury, which are generally present in the elemental
form. Gases with high mercury content have to be purified to avoid the condensation of mercury during
processing and transport as well as to be compliant with the demands of gas sales contracts. Low mercury
concentrations are specified when natural gas is to be liquefied. This is to avoid severe corrosion problems,
for instance in aluminium heat exchangers of liquefaction plants.
Since the presence of hydrocarbons, in particular aromatic hydrocarbons present in low concentrations in
almost every natural gas, interferes in the determination of mercury by atomic absorption spectrometry (AAS)
or atomic fluorescence spectrometry (AFS), mercury cannot be determined directly in natural gas. Therefore,
prior to the analytical determination, mercury has to be collected and separated from aromatic hydrocarbons.
The purpose of the determination of the mercury content can be
to monitor gas quality,
to monitor the operation of gas treatment plants for mercury removal.
Several methods for the collection or enrichment of mercury from natural gas have been developed. The
collection of mercury from dry natural gas normally poses no particular problem. However, care should be
taken when sampling mercury from natural gases under nearly condensing conditions (see ISO 6570).
The two parts of ISO 6978 describe the principles of sampling and specify the general requirements for
methods for sampling mercury and for determining total mercury in pipeline quality natural gas. This part of
ISO 6978 specifies a method of sampling mercury by chemisorption on iodine-impregnated silica gel whereas
Part 2 specifies a method of sampling mercury by amalgamation on gold/platinum alloy thread.
INTERNATIONAL STANDARD ISO 6978-1:2003(E)
Natural gas — Determination of mercury —
Part 1:
Sampling of mercury by chemisorption on iodine
WARNING — The use of this part of ISO 6978 may involve hazardous materials, operations and
equipment. This part of ISO 6978 does not purport to address all of the safety problems, associated
with its use. It is the responsibility of the user of this part of ISO 6978 to establish appropriate safety
and health practices and to determine the applicability or regulatory limitations prior to use.
1 Scope
This part of ISO 6978 specifies a method for the determination of total mercury content in natural gas using a
sampling method at pressures up to 40 MPa by chemisorption on iodine-impregnated silica gel. This sampling
3 3
method is suitable for the determination of mercury contents within the range of 0,1 µg/m to 5 000 µg/m in
natural gas. This method is applicable to sampled gas volumes containing less than 20 mg hydrogen sulfide
(absolute content) and less than a total liquid hydrocarbon condensate of 10 g/m under the sampling
conditions. The collected mercury is determined by measuring the absorbance or fluorescence of mercury
vapour at 253,7 nm.
NOTE ISO 6978-2 gives a sampling method suitable for the determination of mercury content of pipeline natural gas
by amalgamation of mercury on gold/platinum alloy thread at atmospheric pressure for the range of mercury from
3 3 3 3
0,01 µg/m to 100 µg/m and for sampling at high pressure (up to 8 MPa) from 0,001 µg/m to 1 µg/m .
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 6570, Natural gas — Determination of potential hydrocarbon liquid content — Gravimetric methods
ISO 10715, Natural gas — Sampling guidelines
ISO 14111, Natural gas — Guidelines to traceability in analysis
ISO 14532, Natural gas — Vocabulary
Guide to the expression of uncertainty in measurement (GUM), BIPM, IEC, IFCC, ISO, IUPAC, IUPAP, OIML
1)
AISI Steel Code
1) Available from the American Iron and Steel Institute, c/o James McCarl, 131 Huron Drive, Carnegie, PA 15106, USA.
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 14532 apply.
4 Principle
The gas is passed through a glass tube containing silica gel impregnated with iodine. Mercury (Hg) present in
the gas as elemental mercury or organic mercury compounds [e.g. dimethyl mercury, Hg(CH ) , or diethyl
3 2
mercury, Hg(C H ) ] is chemisorbed:
2 5 2
Hg + I → HgI
2 2
Hg(CH ) + 2 I → HgI + 2 CH I
3 2 2 2 3
The mercury iodide (HgI ) formed is then dissolved in an ammonium iodide/iodine solution (NH I/I ) in the
2 4 2
laboratory. Hydrocarbon condensates are removed by vacuum stripping at this stage. Mercury, present in the
form of a water-soluble complex, is determined by reducing aliquot portions of this solution with alkaline tin(II)
solution to elemental mercury. The mercury is stripped from the solution by an inert gas and the mercury
vapour is transferred to a cold vapour atomic absorption spectrometer (AAS) or atomic fluorescence
spectrometer (AFS) for measurement at 253,7 nm. Calibration for the final mercury determination is performed
in the same way using an aqueous mercury standard solution which is matrix-matched to the sample.
Unless otherwise specified, gas volumes are expressed in cubic metres (m ) at 273,15 K and 1 013,25 hPa.
5 Apparatus
The parameters influencing the measurement shall be traceable to national or International Standards. The
uncertainty of the volume measurement (volume, temperature and pressure of the gas as well as ambient air
pressure) directly contributes to the uncertainty of the determined mercury content of the gas. Therefore
suitable measuring equipment, calibrated against a commonly accepted reference, shall be used to minimize
the uncertainty of the volume measurement to less than 1 %.
5.1 Sampling apparatus [see Figure 1 a) for sampling up to 10 MPa and Figure 1 b) for up to 40 MPa],
comprising the following:
5.1.1 High-pressure sampling cell (see Figure 1 with details given in Figure 2), made of NiMo16Cr15W
(material no. 2.4819 in accordance with the Steel Code), which includes a temperature gauge and a pressure
gauge and the following components.
5.1.1.1 Acid-washed glass wool.
5.1.1.2 Sampling tube (see Figure 1 with details given in Figure 3), made of borosilicate glass and fitted
with a screw cap.
Fit the sampling tube (Figure 3) first with a layer, 0,5 cm thick, of acid-washed glass wool (5.1.1.1) to retain
the absorbent. Then fill the tube with 4,00 g of iodine-laden silica gel (6.2.3) to obtain a 5 cm absorption layer.
Then add another layer, 0,5 cm thick, of glass wool (5.1.1.1) to retain the top of the absorbent layer. Close the
tube with a screw cap.
5.1.2 Temperature gauges or thermometers (see Figure 1 with details given in Figure 2).
5.1.3 Pressure gauges (see Figure 1 with details given in Figure 2).
5.1.4 Pressure relief valves (see Figure 1) which are either
a) electrically heated, for sampling pressure up to 10 MPa [see Figure 1 a)], or
b) coupled with a
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 6978-1
Première édition
2003-10-15
Gaz naturel — Détermination de la teneur
en mercure —
Partie 1:
Échantillonnage du mercure par
chimisorption sur iode
Natural gas — Determination of mercury —
Part 1: Sampling of mercury by chemisorption on iodine
Numéro de référence
©
ISO 2003
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Version française parue en 2005
Publié en Suisse
ii © ISO 2003 – Tous droits réservés
Sommaire Page
Avant-propos. iv
Introduction . v
1 Domaine d'application. 1
2 Références normatives. 1
3 Termes et définitions . 2
4 Principe . 2
5 Appareillage. 2
6 Réactifs . 9
7 Échantillonnage . 10
7.1 Généralités. 10
7.2 Mode opératoire d'échantillonnage (voir Figures 1 et 2) . 11
7.3 Traitement des échantillons. 13
8 Détermination de la teneur en mercure . 13
8.1 Transfert du mercure au spectromètre SAA ou SFA . 13
8.2 Étalonnage. 13
8.3 Essai à blanc . 14
9 Calcul. 14
10 Fidélité. 15
10.1 Généralités. 15
10.2 Répétabilité et reproductibilité . 15
10.3 Incertitude. 15
11 Rapport d'essai . 15
Bibliographie . 17
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 6978-1 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 193, Gaz naturel, sous-comité SC 1, Analyse du
gaz naturel.
Cette première édition de l'ISO 6978-1 ainsi que l'ISO 6978-2 annulent et remplacent l'ISO 6978:1992, qui a
fait l'objet d'une révision technique.
L'ISO 6978 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Gaz naturel — Détermination de
la teneur en mercure:
Partie 1: Échantillonnage du mercure par chimisorption sur iode
Partie 2: Échantillonnage du mercure par amalgamation sur alliage or/platine
iv © ISO 2003 – Tous droits réservés
Introduction
Les gaz naturels peuvent contenir des quantités considérables de mercure, qui est généralement présent
sous sa forme élémentaire. Les gaz ayant une teneur élevée en mercure doivent être purifiés pour éviter la
condensation du mercure pendant le traitement et le transport ainsi que pour satisfaire aux exigences des
contrats de vente de gaz. De faibles concentrations de mercure sont spécifiées lorsque le gaz naturel doit être
liquéfié. Cela est destiné à éviter de graves problèmes de corrosion, par exemple dans les échangeurs de
chaleur en aluminium des usines de liquéfaction.
Puisque la présence d'hydrocarbures, en particulier les hydrocarbures aromatiques présents en de faibles
concentrations dans presque tous les gaz naturels, interfère dans la détermination de la teneur en mercure
par spectrométrie d'absorption atomique (SAA) ou par spectrométrie de fluorescence atomique (SFA), la
teneur en mercure ne peut être déterminée directement dans le gaz naturel. Par conséquent, préalablement à
la détermination analytique, le mercure doit être recueilli et séparé des hydrocarbures aromatiques.
Le but de la détermination de la teneur en mercure peut être
la surveillance de la qualité du gaz,
la surveillance du fonctionnement d'installations de traitement du gaz pour l'élimination du mercure.
Plusieurs méthodes d'élimination ou d'enrichissement du mercure du gaz naturel ont été développées. La
collecte du mercure du gaz naturel sec ne pose normalement pas de problème particulier. Toutefois, il
convient de prendre des précautions lors de l'échantillonnage du mercure à partir de gaz naturels dans des
conditions proches de la condensation (voir l'ISO 6570).
Les deux parties de l'ISO 6978 énoncent les principes d'échantillonnage et spécifient les exigences générales
concernant les méthodes d'échantillonnage du mercure et de détermination de la teneur totale de mercure
dans le gaz naturel de pipeline. La présente partie de l'ISO 6978 spécifie une méthode d'échantillonnage du
mercure par chimisorption sur un gel de silice imprégné d'iode alors que la Partie 2 spécifie une méthode
d'échantillonnage du mercure par amalgamation sur un fil en alliage or/platine.
NORME INTERNATIONALE ISO 6978-1:2003(F)
Gaz naturel — Détermination de la teneur en mercure —
Partie 1:
Échantillonnage du mercure par chimisorption sur iode
AVERTISSEMENT — L'utilisation de la présente partie de l'ISO 6978 peut impliquer des matériaux, des
opérations et des appareillages dangereux. La présente partie de l'ISO 6978 ne prétend pas aborder
tous les problèmes relatifs à la sécurité associés à son utilisation. Il incombe à l'utilisateur de la
présente partie de l'ISO 6978 d'établir des pratiques appropriées en matière d'hygiène et de sécurité et
de déterminer l'applicabilité des restrictions d'emploi réglementaires avant l'utilisation.
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO 6978 spécifie une méthode de détermination de la teneur totale en mercure dans
un gaz naturel à l'aide d'une méthode d'échantillonnage, à des pressions allant jusqu'à 40 MPa, par
chimisorption sur un gel de silice imprégné d'iode. Cette méthode d'échantillonnage est appropriée pour la
3 3
détermination de teneurs en mercure dans le gaz naturel allant de 0,1 µg/m à 5 000 µg/m . Cette méthode
est applicable aux volumes de gaz échantillonnés contenant moins de 20 mg de sulfure d'hydrogène (teneur
absolue) et moins de 10 g/m de condensat liquide total d'hydrocarbure dans les conditions d'échantillonnage.
Le mercure recueilli est déterminé en mesurant l'absorbance ou la fluorescence de la vapeur de mercure à
253,7 nm.
NOTE L'ISO 6978-2 fournit une méthode d'échantillonnage appropriée à la détermination de la teneur en mercure du
gaz naturel de pipeline par amalgamation sur un fil en alliage or/platine à pression atmosphérique pour une teneur en
3 3
mercure allant de 0,01 µg/m à 100 µg/m et à l'échantillonnage à haute pression (jusqu'à 8 MPa) pour une teneur allant
3 3
de 0,001 µg/m à 1 µg/m .
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 6570, Gaz naturel — Détermination de la teneur en hydrocarbures liquides potentiels — Méthodes
gravimétriques
ISO 10715, Gaz naturel — Lignes directrices pour l'échantillonnage
ISO 14111, Gaz naturel — Lignes directrices pour la traçabilité en analyse
ISO 14532, Gaz naturel — Vocabulaire
Guide pour l'expression de l'incertitude de mesure (GUM), BIPM, CEI, FICC, ISO, OIML, UICPA, UIPPA
1)
Code de l'acier AISI
1) Disponible auprès de l’American Iron and Steel Institute, c/o James McCarl, 131 Huron Drive, Carnegie, PA 15106,
USA.
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l'ISO 14532 s'appliquent.
4 Principe
Le gaz traverse un tube en verre contenant un gel de silice imprégné d'iode. Le mercure (Hg) présent dans le
gaz sous forme de mercure élémentaire ou de composés organiques du mercure [par exemple le diméthyle
mercure Hg(CH ) , ou le diéthyle mercure, Hg(C H ) ] sont chimisorbés.
3 2 2 5 2
Hg + I HgI
→
2 2
HgI + 2 CH I
Hg(CH ) + 2 I
→
2 3
3 2 2
L'iodure de mercure (Hg ) formé est alors dissout dans une solution d'iodure d'ammonium/iode (NH I/I ) au
2 4 2
laboratoire. Les condensats d'hydrocarbure sont éliminés par tirage sous vide à cette étape. Le mercure,
présent sous forme d'un complexe hydrosoluble, est déterminé en réduisant les parties aliquotes de cette
solution en mercure élémentaire avec une solution alcaline d'étain (II). Le mercure est retiré de la solution par
un gaz inerte et la vapeur de mercure est transférée dans un spectromètre d'absorption atomique en phase
vapeur à froid (SAA) ou dans un spectromètre de fluorescence atomique (SFA) pour un mesurage à 253,7 nm.
L'étalonnage pour la détermination finale de la teneur en mercure est réalisé de la même manière à l'aide
d'une solution aqueuse étalon de mercure dont la matrice est corrigée par rapport à l'échantillon.
Sauf spécification contraire, les volumes de gaz sont exprimés en mètres cubes (m ) à 273,15 K et à
1 013,25 hPa.
5 Appareillage
Les paramètres ayant une influence sur le mesurage doivent pouvoir être raccordés à des étalons nationaux
ou internationaux. L'incertitude du mesurage du volume (volume, température et pression du gaz ainsi que
pression de l'air ambiant) contribue directement à l'incertitude de la teneur en mercure détermi
...
Questions, Comments and Discussion
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