ISO 12213-1:1997
(Main)Natural gas — Calculation of compression factor — Part 1: Introduction and guidelines
Natural gas — Calculation of compression factor — Part 1: Introduction and guidelines
Gaz naturel — Calcul du facteur de compression — Partie 1: Introduction et lignes directrices
L'ISO 12213-1:1997 fournit une introduction et donne les lignes directrices pour les méthodes de calcul décrites dans l'ISO 12213-2:1997 et l'ISO 12213-3:1997. Il s'agit de méthodes pour le calcul des facteurs de compression des gaz naturels, de gaz naturels contenant un adjuvant synthétique et de mélanges similaires dans des conditions telles que le mélange ne peut exister que sous forme gazeuse.
General Information
Relations
Buy Standard
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
12213-1
STANDARD
First edition
1997-12-01
Natural gas — Calculation of compression
factor —
Part 1:
Introduction and guidelines
Gaz naturel — Calcul du facteur de compression —
Partie 1: Introduction et directives
A
Reference number
ISO 12213-1:1997(E)
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 12213-1:1997(E)
Contents Page
1 Scope . 1
2 Normative references . 2
3 Definitions . 2
4 General principles . 3
5 Guidelines . 4
5.1 Pipeline quality natural gases . 4
5.1.1 Pipeline quality gas . 4
5.1.2 Transmission and distribution metering . 5
5.1.3 Calculation using a molar-composition analysis . 5
5.1.4 Calculation using physical properties . 6
5.1.5 Manufactured gases . 6
5.1.6 Predictive uncertainty . 6
5.1.7 Wider ranges of pressure and temperature . 7
5.2 Other gases and other applications . 7
5.2.1 Introduction . 7
5.2.2 Lean and rich gases . 8
5.2.3 Wet and sour gases . 8
5.2.4 Manufactured gases . 8
5.2.5 Summary of predictive uncertainty . 8
5.2.6 Calculation of related properties . 9
Annexes
A Symbols and units . 10
B Suppliers of computer programmes . 11
C Bibliography . 12
© ISO 1997
All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced
or utilized in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying and
microfilm, without permission in writing from the publisher.
International Organization for Standardization
Case postale 56 • CH-1211 Genève 20 • Switzerland
Internet central@iso.ch
X.400 c=ch; a=400net; p=iso; o=isocs; s=central
Printed in Switzerland
ii
---------------------- Page: 2 ----------------------
©
ISO ISO 12213-1:1997(E)
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.
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.
International Standard ISO 12213-1 was prepared by Technical Committee
ISO/TC 193, Natural gas, Subcommittee SC 1, Analysis of natural gas.
ISO 12213 consists of the following parts, under the general title Natural
gas — Calculation of compression factor:
— Part 1: Introduction and guidelines
— Part 2: Calculation using molar-composition analysis
— Part 3: Calculation using physical properties
Annex A forms an integral part of this part of ISO 12213. Annexes B and C
are for information only.
iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
©
INTERNATIONAL STANDARD ISO ISO 12213-1:1997(E)
Natural gas — Calculation of compression factor —
Part 1:
Introduction and guidelines
1 Scope
This International Standard specifies methods for the calculation of compression factors of natural gases, natural
gases containing a synthetic admixture and similar mixtures at conditions under which the mixture can exist only as
a gas.
The standard is in three parts: part 1 gives an introduction and provides guidelines for the methods of calculation
described in parts 2 and 3.
Part 2 gives a method for use where the detailed molar composition of the gas is known. Part 3 gives a method for
use where a less detailed analysis, comprising superior calorific value (volumetric basis), relative density, carbon
dioxide content and (if non-zero) hydrogen content, is available.
Both methods are applicable to dry gases of pipeline quality within the range of conditions under which transmission
and distribution, including metering for custody transfer or other accounting purposes, are normally carried out. In
general, such operations take place at temperatures between about 263 K and 338 K (approximately - 10 °C to
65 °C) and pressures not exceeding 12 MPa (120 bar). Within this range, the uncertainty of prediction of both
methods is about – 0,1 % provided that the input data, including the relevant pressure and temperature, have no
uncertainty.
NOTE — Pipeline quality gas is used in this International Standard as a concise term for gas which has been processed so as
to be suitable for use as industrial, commercial or domestic fuel. Although there is no formal international agreement upon the
composition and properties of a gas which complies with this concept, some quantitative guidance is provided in 5.1.1. A
detailed gas quality specification is usually a matter for contractual arrangements between buyer and seller.
The method given in part 2 is also applicable (with increased uncertainty) to broader categories of natural gas,
including wet or sour gases, within a wider range of temperatures and to higher pressures, for example at reservoir
or underground storage conditions or for vehicular (NGV) applications.
The method given in part 3 is applicable to gases with a higher content of nitrogen, carbon dioxide or ethane than
normally found in pipeline quality gas. The method may also be applied over wider ranges of temperature and
pressure but with increased uncertainty.
For the calculation methods described to be valid, the gas must be above its water and hydrocarbon dewpoints at
the prescribed conditions.
The standard gives all of the equations and numerical values needed to implement both methods. Verified computer
programmes are available (see annex B).
1
---------------------- Page: 4 ----------------------
©
ISO
ISO 12213-1:1997(E)
2 Normative references
The following standards contain provisions which, through reference in this text, constitute provisions of this part of
ISO 12213. At the time of publication, the editions indicated were valid. All standards are subject to revision, and
parties to agreements based on this part of ISO 12213 are encouraged to investigate the possibility of applying the
most recent editions of the standards indicated below. Members of IEC and ISO maintain registers of currently valid
International Standards.
ISO 6976:1995, Natural gas — Calculation of calorific values, density, relative density and Wobbe index from
composition.
ISO 13443:1996, Natural gas — Standard reference conditions.
3 Definitions
For the purposes of the various parts of this International Standard, the following definitions apply.
3.1 compression factor, Z: The ratio of the volume of an arbitrary mass of gas, at a specified pressure and
temperature, to the volume of the same mass of gas under the same conditions as calculated from the ideal-gas
law, as follows:
Z = V (real)/ V (ideal) . . . (1)
m m
where V (ideal) = RT/p . . . (2)
m
Thus, Z(p, T, y) = pV (p, T, y)/(RT) . . . (3)
m
where
p is the absolute pressure;
T is the thermodynamic temperature;
y is a set of parameters which uniquely characterizes the gas (in principle, the latter may be the complete
molar composition or a distinctive set of dependent physico-chemical properties, or a mixture of both);
V is the molar volume of the gas;
m
R is the molar gas constant in coherent units.
The compression factor is a dimensionless quantity usually close to unity.
NOTE — The terms “compressibility factor” and “Z-factor” are synonymous with compression factor.
3.2 density, r: The mass of a given quantity of gas divided by its volume at specified conditions of pressure and
temperature.
3.3 molar composition: The term used when the proportion of each component in a homogeneous mixture is
expressed as a mole (or molar) fraction, or mole (molar) percentage, of the whole.
Thus the mole fraction x of component i is the ratio of the number of moles of component i in a given volume of a
i
mixture to the total number of moles of all the components in the same volume of the mixture. One mole of any
chemical species is the amount of substance which contains the relative molecular mass in grams. A table of
recommended values of relative molecular masses is given in ISO 6976.
For an ideal gas, the mole fraction (or percentage) is identical to the volume fraction (or percentage), but this is not in
general a sufficiently accurate approximation to real-gas behaviour for the purposes of this International Standard.
2
---------------------- Page: 5 ----------------------
©
ISO
ISO 12213-1:1997(E)
3.4 molar calorific value, H: The amount of heat which would be released by the complete combustion in air of
the hydrocarbons in one mole of natural gas in such a way that the pressure at which the reaction takes place
remains constant and all the products of combustion are returned to the same specified temperature as that of the
reactants, all of these products being in the gaseous state except for water formed by combustion, which is
condensed to the liquid state at the specified temperature.
Note that the molar calorific value only includes the hydrocarbons in the natural gas, i.e. inert components (primarily
nitrogen, carbon dioxide and helium) and other combustible components (such as hydrogen and carbon monoxide)
are excluded.
The specified temperature is 298,15 K (25 °C) and the reference pressure is 101,325 kPa.
The term “molar heating value” is synonymous with “molar calorific value”.
3.5 superior calorific value, H (volumetric basis): The amount of heat which would be released by the complete
S
combustion in air of all the combustible components in unit volume of natural gas in such a way that the pressure at
which the reaction takes place remains constant and all the products of combustion are returned to the same
specified temperature as that of the reactants, all of these products being in the gaseous state except for water
formed by combustion, which is condensed to the liquid state at the specified temperature.
Note that the superior calorific value includes all the combustible components in the natural gas.
The reference temperature at which the volume is measured is 273,15 K (0 °C) and the specified temperature at
which combustion takes place is 298,15 K (25 °C). The reference pressure is 101,325 kPa.
NOTE — Annex D of part 3 of this International Standard gives conversion factors which enable superior calorific values and
relative densities determined at other reference or specified temperatures, and other reference pressures, including the ISO
standard reference conditions (see ISO 13443), to be used as input data for the calculation method described.
The terms “gross”, “higher”, “upper” and “total calorific value” and “heating value” are synonymous with “superior
calorific value”.
3.6 relative density, d: The ratio of the mass of a given volume of natural gas to the mass of dry air of standard
composition which would be contained in the same volume at the same reference conditions of pressure and
temperature.
The relative density includes all the components of the natural gas.
NOTE — The standard composition of dry air is given in ISO 6976.
In this International Standard, the reference temperature is 273,15 K (0 °C) and the reference pressure is
101,325 kPa (see note in 3.5).
The term “specific gravity” is synonymous with “relative density”.
3.7 uncertainty of a predicted compression factor, – DZ: The range of values Z - DZ to Z + DZ within which the
(unknown) true value is expected to lie with a confidence level of 95 %. This uncertainty may be expressed either as
an absolute value or as a percentage.
Estimates of the 95 % confidence limits are, to the extent that this is practicable, established by comparison of test
data of low uncertainty with calculated values of Z.
4 General principles
The methods recommended use equations which are based on the concept that any natural gas may be uniquely
characterized for calculation of its volumetric properties either by component analysis or by an appropriate and
distinctive set of measurable physical properties. These characteristics, together with the pressure and temperature,
are used as input data for the methods.
3
---------------------- Page: 6 ----------------------
©
ISO
ISO 12213-1:1997(E)
In the sense that the volumetric behaviour of a gas mixture derives directly from the numbers and types of
molecular interactions (collisions) which take place, a method which explicitly recognizes each molecular constituent
of the mixture, and its proportion of the whole, is to some degree more fundamental than alternatives.
The method given in part 2 of this International Standard uses a detailed molar-composition analysis in which all
constituents present in amounts exceeding a mole fraction of 0,000 05 should be represented. The sum of the mole
fractions used should be unity to within 0,000 1. For a typical distributed (pipeline quality) gas, this includes all
alkane hydrocarbons up to about C or C together with nitrogen, carbon dioxide and helium. For gases containing
7 8
a synthetic admixture, hydrogen, carbon monoxide and ethylene are also likely to be significant components. For
broader categories of gas, other components such as water vapour and hydrogen sulfide need to be taken into
consideration.
The equation recommended is known as the AGA8 detailed characterization equation, and will be referred to
[1]
hereafter as the AGA8-92DC equation (see annex C). It is a revision of the equation described in AGA
[2]
Report No. 8 .
The method given in part 3 of this International Standard uses two distinct physical properties, namely superior
calorific value and relative density, together with the carbon dioxide content.
NOTE — In principle, any three from superior calorific value, relative density, carbon dioxide content and nitrogen content
may be used, the calculation methods being essentially equivalent. However, the set comprising the first three is preferred for
this International Standard. The reader interested in the use of alternative input variables is referred to the GERG TM5
[3]
documentation .
This method is particularly useful in the common situation where a complete molar composition is not available, but
may also be preferred for its relative simplicity. For gases containing a synthetic admixture, the amount of hydrogen
needs to be known.
[3]
The equation recommended is known as the SGERG-88 equation . This equation is derived from the MGERG-88
[4]
equation , which uses a detailed molar analysis to characterize the gas.
The evaluation of both the AGA8-92DC and the SGERG-88 equations has been carried out using a large databank
of high-accuracy (– 0,1 %) compression factor measurements (most of which are traceable to the relevant
international metrological standards), compiled for the purpose by the Groupe Européen de Recherches
[5] [6] [7]
Gazières and the Gas Research Institute . Within the transmission and distribution pressure and
temperature ranges, the equations are of essentially identical performance.
5 Guidelines
5.1 Pipeline quality natural gases
5.1.1 Pipeline quality gas
To make a definitive quantitative specification of what does or does not represent pipeline quality natural gas is, for
several reasons, an elusive and contentious objective. Nevertheless, most transmission and distribution engineers
are familiar with the general concept and will normally know whether any particular natural gas falls within the scope
of this term. The following is therefore intended simply to provide summary guidance for any other users, rather than
to formalize criteria for pipeline quality gas.
Pipeline quality gas is taken to consist predominantly (mole fraction greater than 0,70) of methane and to have a
-3 -3
superior calorific value normally within the range 30 MJ�m to 45 MJ�m (see table 1). Nitrogen and carbon dioxide
are the main diluents (each up to a mole fraction of about 0,20).
Ethane (up to a mole fraction of about 0,10), propane, butanes, pentanes and higher alkanes will usually be present
in steadily decreasing amounts. Minor amounts of helium, benzene and toluene may be present at mole fractions of
less than 0,001. For natural gases with a synthetic admixture, hydrogen and carbon monoxide may be present in
mole fractions of up to about 0,10 and 0,03, respectively, and there may be small amounts of ethylene. No other
component, such as those found in wet and sour gases (for example water vapour, hydrogen sulfide or oxygen), is
4
---------------------- Page: 7 ----------------------
©
ISO
ISO 12213-1:1997(E)
normally present in greater than trace amounts, and there should be no aerosol, liquid or partic
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 12213-1
Première édition
1997-12-01
Gaz naturel — Calcul du facteur de
compression —
Partie 1:
Introduction et lignes directrices
Natural gas — Calculation of compression factor —
Part 1: Introduction and guidelines
Numéro de référence
ISO 12213-1:1997(F)
©
ISO 1997
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 12213-1:1997(F)
PDF – Exonération de responsabilité
Le présent fichier PDF peut contenir des polices de caractères intégrées. Conformément aux conditions de licence d'Adobe, ce fichier
peut être imprimé ou visualisé, mais ne doit pas être modifié à moins que l'ordinateur employé à cet effet ne bénéficie d'une licence
autorisant l'utilisation de ces polices et que celles-ci y soient installées. Lors du téléchargement de ce fichier, les parties concernées
acceptent de fait la responsabilité de ne pas enfreindre les conditions de licence d'Adobe. Le Secrétariat central de l'ISO décline toute
responsabilité en la matière.
Adobe est une marque déposée d'Adobe Systems Incorporated.
Les détails relatifs aux produits logiciels utilisés pour la création du présent fichier PDF sont disponibles dans la rubrique General Info
du fichier; les paramètres de création PDF ont été optimisés pour l'impression. Toutes les mesures ont été prises pour garantir
l'exploitation de ce fichier par les comités membres de l'ISO. Dans le cas peu probable où surviendrait un problème d'utilisation,
veuillez en informer le Secrétariat central à l'adresse donnée ci-dessous.
© ISO 1997
Droits de reproduction réservés. Sauf prescription différente, aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni utilisée sous
quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l'accord écrit
de l'ISO à l'adresse ci-après ou du comité membre de l'ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
Case postale 56 • CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax. + 41 22 749 09 47
E-mail copyright@iso.org
Web www.iso.org
Version française parue en 2005
Publié en Suisse
ii © ISO 1997 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 12213-1:1997(F)
Sommaire Page
Avant-propos. iv
1 Domaine d'application. 1
2 Références normatives. 2
3 Définitions. 2
4 Principes de base. 4
5 Lignes directrices. 5
5.1 Gaz naturels de qualité réseau . 5
5.1.1 Gaz de qualité réseau . 5
5.1.2 Comptage du transport et de la distribution. 6
5.1.3 Calcul à partir de l'analyse de la composition molaire . 7
5.1.4 Calcul à partir de caractéristiques physiques . 7
5.1.5 Gaz manufacturés. 7
5.1.6 Incertitude prévisionnelle. 7
5.1.7 Plages de pression et de température plus étendues. 8
5.2 Autres gaz et autres applications. 9
5.2.1 Introduction. 9
5.2.2 Gaz pauvres et gaz riches. 9
5.2.3 Gaz humides et gaz acides . 9
5.2.4 Gaz manufacturés. 10
5.2.5 Résumé de l'incertitude prévisionnelle . 10
5.2.6 Calcul de caractéristiques connexes. 11
Annexe A (normative) Symboles et unités . 12
Annexe B (informative) Fournisseurs de logiciels. 13
Bibliographie . 14
© ISO 1997 – Tous droits réservés iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 12213-1:1997(F)
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 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'ISO 12213-1 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 193, Gaz naturel, sous-comité SC 1, Analyse
du gaz naturel.
L'ISO 12213 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Gaz naturel — Calcul du facteur
de compression:
Partie 1: Introduction et lignes directrices
Partie 2: Calcul à partir de l'analyse de la composition molaire
Partie 3: Calcul à partir des caractéristiques physiques
L'Annexe A est une partie intégrante de la présente partie de l'ISO 12213. L'Annexe B est donnée
uniquement à titre d'information.
iv © ISO 1997 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 4 ----------------------
NORME INTERNATIONALE ISO 12213-1:1997(F)
Gaz naturel — Calcul du facteur de compression —
Partie 1:
Introduction et lignes directrices
1 Domaine d'application
La présente Norme internationale spécifie des méthodes pour le calcul des facteurs de compression des gaz
naturels, de gaz naturels contenant un adjuvant synthétique et de mélanges similaires dans des conditions
telles que le mélange ne peut exister que sous forme gazeuse.
La présente Norme internationale comporte trois parties: la Partie 1 fournit une introduction et donne les
lignes directrices pour les méthodes de calcul décrites dans les Parties 2 et 3.
La Partie 2 de la présente Norme internationale propose une méthode à utiliser lorsque la composition
molaire détaillée du gaz est connue. La Partie 3 de la présente Norme internationale propose une méthode à
utiliser lorsqu'une analyse moins détaillée est disponible, qui comprend le pouvoir calorifique supérieur (sur
une base volumétrique), la densité relative, la teneur en dioxyde de carbone et la teneur en hydrogène (si
différente de zéro).
Les deux méthodes sont applicables à des gaz de qualité réseau secs dans la plage de conditions dans
laquelle s'effectuent normalement le transport et la distribution, y compris le comptage pour le transfert de
propriété ou à d'autres fins commerciales. En règle générale, de telles opérations s'effectuent à des
températures comprises entre environ 263 K et 338 K (approximativement − 10 °C à 65 °C) et à des pressions
ne dépassant pas 12 MPa (120 bar). Dans cette plage, l'incertitude de calcul des deux méthodes est d'environ
± 0,1 % sous réserve que les données d'entrée, y compris la pression et la température correspondantes, ne
présentent aucune incertitude.
NOTE Le terme «gaz de qualité réseau», tel qu'il est utilisé dans la présente Norme internationale, est un terme
concis pour du gaz ayant été traité de manière à pouvoir être utilisé en tant que combustible à usage industriel,
commercial ou domestique. Bien qu'il n'y ait aucun accord international formel sur la composition et les caractéristiques
d'un gaz pour satisfaire ce concept, quelques lignes directrices quantitatives sont fournies en 5.1.1. La spécification
détaillée de la qualité du gaz est généralement matière à des accords contractuels entre le vendeur et l'acquéreur.
La méthode fournie dans la Partie 2 de la présente Norme internationale est aussi applicable (avec une
incertitude plus élevée) à des catégories de gaz naturel plus étendues, y compris des gaz humides ou acides,
dans une plus grande plage de températures et à de plus fortes pressions, par exemple dans des conditions
de stockage en réservoir ou souterrain ou pour des applications GNV (Gaz Naturel Véhicule).
La méthode fournie dans la Partie 3 de la présente Norme internationale est applicable aux gaz présentant
une teneur plus élevée en azote, en dioxyde de carbone ou en éthane que celles trouvées généralement dans
le gaz de qualité réseau. La méthode peut aussi être appliquée à des plages de température ou de pression
plus étendues mais avec une incertitude plus élevée.
Pour que les méthodes de calcul décrites soient valables, le gaz doit se trouver au-dessus de ses points de
rosée eau et hydrocarbures dans les conditions prescrites.
La présente Norme internationale fournit toutes les équations et les valeurs numériques nécessaires pour
l'application des deux méthodes. Des programmes informatiques vérifiés sont disponibles (voir l'Annexe B).
© ISO 1997 – Tous droits réservés 1
---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO 12213-1:1997(F)
2 Références normatives
Les normes suivantes contiennent des dispositions qui, par suite de la référence qui en est faite, constituent
des dispositions valables pour la présente partie de l'ISO 12213. Au moment de la publication, les éditions
indiquées étaient en vigueur. Toutes les normes sont sujettes à révision et les parties prenantes aux accords
fondés sur la présente partie de l'ISO 12213 sont invitées à rechercher la possibilité d'appliquer les éditions
les plus récentes des normes indiquées ci-après. Les membres de la CEI et de l'ISO possèdent le registre
des Normes internationales en vigueur.
ISO 6976:1995, Gaz naturel — Calcul du pouvoir calorifique, de la masse volumique, de la densité relative et
de l'indice de Wobbe à partir de la composition
ISO 13443:1996, Gaz naturel — Conditions de référence standard
3 Définitions
Pour les besoins de la présente partie de l'ISO 12213, les définitions suivantes s'appliquent.
3.1
facteur de compression
Z
rapport entre le volume d'une masse arbitraire de gaz, à une pression et une température spécifiées, et le
volume de la même masse de gaz dans les mêmes conditions tel que calculé selon la loi des gaz parfaits,
comme suit:
Z = V (réel)/V (idéal) (1)
m m
où V (idéal) = RT/p (2)
m
Donc, Z(p, T, y) = pV (p, T, y)/(RT) (3)
m
où
p est la pression absolue;
T est la température absolue;
y est un ensemble de paramètres qui caractérisent le gaz de manière unique (en principe, ces
paramètres peuvent être une composition molaire complète ou un ensemble particulier de
caractéristiques physico-chimiques dépendantes, ou un mélange des deux);
V est le volume molaire du gaz;
m
R est la constante des gaz parfaits, exprimée en unités cohérentes.
Le facteur de compression est une quantité sans dimension, généralement proche de l'unité.
NOTE Les termes «facteurs de compressibilité» et «facteur Z» sont synonymes de facteur de compression.
3.2
masse volumique
ρ
masse d'une quantité de gaz donnée divisée par son volume dans des conditions de pression et de
température spécifiées
2 © ISO 1997 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 12213-1:1997(F)
3.3
composition molaire
terme utilisé lorsque la proportion de chaque composant d'un mélange homogène est exprimée sous forme
de fraction de mole (ou molaire), ou de pourcentage de mole (molaire) de la totalité
Ainsi, la fraction molaire x du composant i est le rapport du nombre de moles du composant i dans un volume
i
donné d'un mélange et du nombre total de moles de tous les composants dans le même volume du mélange.
Une mole de toute substance chimique est la quantité de matière qui contient la masse moléculaire relative en
grammes. Un tableau des valeurs recommandées pour les masses moléculaires relatives est fourni dans
l'ISO 6976.
Dans le cas d'un gaz parfait, la fraction (ou le pourcentage) molaire est identique à la fraction (ou
pourcentage) volumique, mais cette approximation n'est pas généralement suffisamment précise pour le
comportement réel des gaz aux fins de la présente Norme internationale.
3.4
pouvoir calorifique molaire
H
quantité de chaleur qui serait dégagée par la combustion complète dans l'air des hydrocarbures contenus
dans une mole de gaz naturel, de telle manière que la pression à laquelle s'effectue la réaction reste
constante et que tous les produits de la combustion reviennent à la même température spécifiée que celles
des réactifs, tous ces produits se trouvant à l'état gazeux, hormis l'eau issue de la combustion, qui est
condensée à l'état liquide à la température spécifiée
À noter que le pouvoir calorifique molaire n'inclut que les hydrocarbures du gaz naturel, c'est-à-dire les
composants inertes (principalement l'azote, le dioxyde de carbone et l'hélium) et que les autres composants
combustibles (tels que l'hydrogène et le monoxyde de carbone) sont exclus.
La température spécifiée est 298,15 K (25 °C) et la pression de référence est 101,325 kPa.
Le terme «valeur calorifique molaire» est synonyme de «pouvoir calorifique molaire».
3.5
pouvoir calorifique supérieur (base volumétrique)
H
S
quantité de chaleur qui serait dégagée par la combustion complète dans l'air de tous les composants
combustibles dans le volume unitaire de gaz naturel de telle manière que la pression à laquelle s'effectue la
réaction reste constante et que tous les produits de la combustion reviennent à la même température
spécifiée que celles des réactifs, tous ces produits se trouvant à l'état gazeux, hormis l'eau issue de la
combustion, qui est condensée à l'état liquide à la température spécifiée
À noter que le pouvoir calorifique supérieur inclut tous les composants combustibles du gaz naturel.
La température de référence à laquelle le volume est mesuré est 273,15 K (0 °C) et la température spécifiée à
laquelle s'effectue la combustion est 298,15 K (25 °C). La pression de référence est 101,325 kPa.
NOTE L''ISO 12213-3, Annexe D fournit des facteurs de conversion qui permettent d'utiliser les pouvoirs calorifiques
supérieurs et les densités relatives déterminés pour d'autres températures de référence ou spécifiées, ainsi que d'autres
pressions de référence, y compris les conditions de référence des normes ISO (voir l'ISO 13443), comme données
d'entrée pour la méthode de calcul décrite.
Les termes «valeur calorifique totale» et «valeur calorifique supérieure» sont synonymes de «pouvoir
calorifique supérieur».
© ISO 1997 – Tous droits réservés 3
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 12213-1:1997(F)
3.6
densité relative
d
rapport de la masse d'un volume donné de gaz naturel et de la masse d'air sec de composition normalisée qui
serait contenue dans le même volume aux même conditions de pression et de température de référence
La densité relative inclut tous les composants du gaz naturel.
NOTE La composition normalisée de l'air sec est indiquée dans l'ISO 6976.
Dans la présente Norme internationale, la température de référence est 273,15 K (0 °C) et la pression de
référence est 101,325 kPa (voir la note en 3.5).
Le terme «poids spécifique» est synonyme de «densité relative».
3.7
incertitude sur le facteur de compression calculé
± ∆Z
plage des valeurs comprises entre Z − ∆Z et Z + ∆Z, dans laquelle on s'attend à ce que se trouve la valeur
réelle (inconnue) avec un niveau de confiance de 95 %. Cette incertitude peut être exprimée soit comme une
valeur absolue, soit comme un pourcentage
Des estimations des limites de confiance à 95 % sont, dans la mesure où cela reste réalisable, établies par
comparaison de données d'essai de faible incertitude avec des valeurs de Z calculées.
4 Principes de base
Les méthodes recommandées utilisent des équations basées sur le concept selon lequel tout gaz naturel peut
être caractérisé de manière unique pour le calcul de ses propriétés volumétriques soit par l'analyse de
composants, soit par un ensemble adéquat et particulier de caractéristiques physiques mesurables. Ces
caractéristiques sont utilisées, avec la pression et la température, comme données d'entrée pour les
méthodes.
Dans la mesure où le comportement volumétrique d'un mélange de gaz découle directement du nombre et
des types d'interactions moléculaires (collisions) qui ont lieu, une méthode qui reconnaît explicitement chaque
constituant moléculaire du mélange, et sa proportion par rapport à la totalité du mélange, est jusqu'à un
certain point plus fondamentale que les méthodes alternatives.
La méthode indiquée dans l'ISO 12213-2 utilise une analyse détaillée de la composition molaire dans laquelle
tous les constituants présents en des quantités supérieures à une fraction molaire de 0,000 05 devraient être
représentés. Il convient que la somme des fractions molaires utilisées soit égale à l'unité à 0,000 1 près. Dans
le cas d'un gaz distribué couramment (gaz de qualité réseau), ceci représente tous les hydrocarbures alcanes
jusqu'à C ou C ainsi que l'azote, le dioxyde de carbone et l'hélium. Dans le cas des gaz contenant un
7 8
adjuvant synthétique, d'autres composants significatifs peuvent être l'hydrogène, le monoxyde de carbone et
l'éthylène. Dans le cas de catégories de gaz plus étendues, d'autres composants tels que la vapeur d'eau et
l'hydrogène sulfuré doivent être pris en considération.
L'équation recommandée est connue sous le nom d'équation détaillée de caractérisation AGA8, et sera
[1]
désignée ci-après comme l'Équation AGA8-92DC (voir Bibliographie). Il s'agit d'une révision de l'équation
[2]
décrite dans le Rapport N° 8 de l'AGA .
La méthode indiquée dans l'ISO 12213-3 utilise deux caractéristiques physiques distinctes, à savoir le pouvoir
calorifique supérieur et la densité relative, ainsi que la teneur en dioxyde de carbone.
NOTE En principe, les méthodes de calcul étant sensiblement équivalentes, l'une quelconque des caractéristiques
parmi le pouvoir calorifique supérieur, la densité relative, la teneur en dioxyde de carbone et la teneur en azote peut être
utilisée. Cependant, l'ensemble formé par les trois premières est préféré dans le cadre de la présente Norme
internationale. Le lecteur intéressé par l'utilisation de variables d'entrée alternatives peut consulter la documentation
[3]
GERG TM5 .
4 © ISO 1997 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 12213-1:1997(F)
Cette méthode est particulièrement utile dans la situation courante où une composition molaire complète n'est
pas disponible, mais elle peut aussi être préférée en raison de sa simplicité relative. Dans le cas des gaz
contenant un adjuvant synthétique, il est nécessaire de connaître la quantité d'hydrogène.
[3]
L'équation recommandée est connue sous le nom d'équation SGERG-88 . Cette équation est dérivée de
[4]
l'équation MGERG-88 , qui utilise une analyse molaire détaillée pour caractériser le gaz.
L'évaluation des deux Équations AGA8-92DC et SGERG-88 a été effectuée en utilisant une grande banque
de données de mesures de facteurs de compression de grande exactitude (± 0,1 %) (dont la plupart sont
raccordables aux étalons métrologiques internationaux appropriés), compilée dans ce but par le Groupe
[5] [6] [7]
Européen de Recherches Gazières et le Gas Research Institute . Dans les plages de pression et de
température du transport et de la distribution, les équations ont une performance sensiblement identique.
5 Lignes directrices
5.1 Gaz naturels de qualité réseau
5.1.1 Gaz de qualité réseau
Le fait d'effectuer une spécification quantitative définitive de ce qu'est ou non un gaz naturel de qualité réseau
représente un objectif évanescent et controversé pour plusieurs raisons. Néanmoins, la plupart des
spécialistes du transport et de la distribution sont familiarisés avec le concept général et savent généralement
si un gaz naturel en particulier se trouve dans son champ d'application. Par conséquent, l'objectif de ce qui
suit est simplement de fournir un guide résumé pour tout autre utilisateur, plutôt que d'officialiser des critères
pour les gaz de qualité réseau.
Le gaz de qualité réseau est principalement constitué de méthane (fraction molaire supérieure à 0,70) et a un
−3 −3
pouvoir calorifique supérieur général
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.