ISO/DIS 22854

Liquid petroleum products -- Determination of hydrocarbon types and oxygenates in automotive-motor gasoline and in ethanol (E85) automotive fuel -- Multidimensional gas chromatography method

Produits pétroliers liquides —Détermination des groupes d'hydrocarbures et de la teneur en composés oxygénés de l'essence pour moteurs automobiles et du carburant éthanol pour automobiles E85 -- Méthode par chromatographie multidimensionelle en phase gazeuse

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DRAFT INTERNATIONAL STANDARD
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Liquid petroleum products — Determination of
hydrocarbon types and oxygenates in automotive-
motor gasoline and in ethanol (E85) automotive fuel —
Multidimensional gas chromatography method

Produits pétroliers liquides — Détermination des groupes d'hydrocarbures et des composés oxygénés de

l'essence pour moteurs automobiles et du carburant pour automobiles éthanol (E85) — Méthode par

chromatographie multidimensionelle en phase gazeuse
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ISO/DIS 22854:2020(E)
Contents Page

Foreword ........................................................................................................................................................................................................................................iv

Introduction ..................................................................................................................................................................................................................................v

1 Scope ................................................................................................................................................................................................................................. 1

2 Normative references ...................................................................................................................................................................................... 2

3 Terms and definitions ..................................................................................................................................................................................... 2

4 Principle ........................................................................................................................................................................................................................ 3

5 Reagents and materials ................................................................................................................................................................................. 3

6 Apparatus ..................................................................................................................................................................................................................... 4

7 Sampling ........................................................................................................................................................................................................................ 5

8 Procedure..................................................................................................................................................................................................................... 5

8.1 Conditioning .............................................................................................................................................................................................. 5

8.2 Sample preparation ............................................................................................................................................................................ 5

8.2.1 Procedure B only − Sample dilution ................................................................................................................ 5

8.2.2 Procedure A and B − Sample cooling .............................................................................................................. 5

8.3 Test sample injection volume ..................................................................................................................................................... 5

8.4 V erification of the apparatus and test conditions ..................................................................................................... 5

8.5 Validation ..................................................................................................................................................................................................... 6

8.6 Preparation of the test sample .................................................................................................................................................. 6

8.7 Preparation of the apparatus and test conditions .................................................................................................... 6

9 Calculation .................................................................................................................................................................................................................. 6

9.1 General ........................................................................................................................................................................................................... 6

9.2 Calculation as % (m/m) ................................................................................................................................................................. 6

9.3 Calculation as % (V/V) .................................................................................................................................................................... 8

9.4 Calculation of total oxygen content in % (m/m) ....................................................................................................... 9

9.5 Data report according to automotive motor gasoline specification .......................................................... 9

10 Expression of results .....................................................................................................................................................................................10

10.1 Procedure A ............................................................................................................................................................................................10

10.2 Procedure B ............................................................................................................................................................................................10

11 Precision ....................................................................................................................................................................................................................10

11.1 General ........................................................................................................................................................................................................10

11.2 Repeatability, r ....................................................................................................................................................................................10

11.3 Reproducibility, R .............................................................................................................................................................................10

12 Test report ................................................................................................................................................................................................................11

Annex A (informative) Instrument specifications ...............................................................................................................................12

Annex B (informative) Examples of typical chromatograms ....................................................................................................14

Bibliography .............................................................................................................................................................................................................................20

© ISO 2020 – All rights reserved iii
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ISO/DIS 22854:2020(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.

The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are

described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the

different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the

editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/ directives).

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. Details of

any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or

on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/ patents).

Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not

constitute an endorsement.

For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and

expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the

World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see www .iso .org/

iso/ foreword .html.

This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 28, Petroleum and related products, fuels

and lubricants from natural or synthetic sources.

This fourth edition cancels and replaces the third edition (ISO 22854:2016), which has been technically

revised.
The main changes compared to the previous edition are as follows:
— new examples of typical chromatograms in Annex B.

Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A

complete listing of these bodies can be found at www .iso .org/ members .html.
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ISO/DIS 22854:2020(E)
Introduction

This document is a small update of the second edition (ISO 22854:2014), which in turn was a revision

to extend the scope of the first edition. Originally ISO 22854:2008 (and its predecessor EN 14517:2004)

was used for determination of saturated, olefinic, aromatic and oxygenated hydrocarbons in automotive

motor gasoline according to European fuel specifications. Recent round-robin work has shown that the

scope of the method can be updated without alteration to include petrol with higher oxygen percentages

than mentioned in the first edition and will now be applicable for automotive motor gasoline up to and

including E10.

An interlaboratory study organized by CEN has shown that the method can also be used for high-

ethanol gasoline [also called ethanol (E85) automotive fuel], provided that the sample is diluted with a

component that will not interfere with any of the components or group of components that need to be

analysed. Details of how to perform such analysis are given in 8.2.

The derived precision data for methanol do not comply with the precision calculation as presented in

this document. No precision calculation for methanol has been established as the need for such data has

not been expressed. If methanol is present in the automotive motor gasoline sample, it is recommended

[1]

that its contents is verified by the use of an appropriate test method, for instance as given in EN 228 .

[2]
The test method described in this document is harmonized with ASTM D6839 .
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DRAFT INTERNATIONAL STANDARD ISO/DIS 22854:2020(E)
Liquid petroleum products — Determination of
hydrocarbon types and oxygenates in automotive-
motor gasoline and in ethanol (E85) automotive fuel —
Multidimensional gas chromatography method
1 Scope

This document specifies the gas chromatographic (GC) method for the determination of saturated,

olefinic and aromatic hydrocarbons in automotive motor gasoline and ethanol (E85) automotive

fuel. Additionally, the benzene content, oxygenate compounds and the total oxygen content can be

determined.

NOTE 1 For the purposes of this document, the terms % (m/m) and % (V/V) are used to represent respectively

the mass fraction, µ, and the volume fraction, φ.
This document defines two procedures, A and B.

Procedure A is applicable to automotive motor gasoline with total aromatics of up to 50 % (V/V); total

olefins from about 1,5 % (V/V) up to 30 % (V/V); oxygenates from 0,8 % (V/V) up to 15 % (V/V); total

oxygen from about 1,5 % (m/m) to about 3,7 % (m/m); and benzene of up to 2 % (V/V). The system can

be used for ethers with 5 or more C atoms up to 22 % (V/V) but the precision has not been established

up to this level.

Although this test method can be used to determine higher-olefin contents of up to 50 % (V/V), the

precision for olefins was tested only in the range from about 1,5 % (V/V) to about 30 % (V/V).

Although specifically developed for the analysis of automotive motor gasoline that contains oxygenates,

this test method can also be applied to other hydrocarbon streams having similar boiling ranges, such

as naphthas and reformates.

NOTE 2 For Procedure A, precision data have been established for the oxygenate compounds in automotive

motor gasoline samples containing ethyl-tert-butyl ether (ETBE), methyl-tert-butyl ether (MTBE), tert-amyl-

methyl ether (TAME), iso-propanol, iso-butanol, tert-butanol, methanol and ethanol. The derived precision data

for methanol do not comply with the precision calculation as presented in this document. Applicability of this

document has also been verified for the determination of n-propanol, acetone, and di-isopropyl ether (DIPE).

However, no precision data have been determined for these compounds.

Procedure B describes the procedure for the analysis of oxygenated groups (ethanol, methanol,

ethers, C3 – C5 alcohols) in ethanol (E85) automotive fuel containing ethanol between 50 % (V/V)

and 85 % (V/V). The gasoline is diluted with an oxygenate-free component to lower the ethanol content

to a value below 20 % (V/V) before the analysis by GC. If the ethanol content is unknown, it is advisable

to use a dilution of 4:1 when analysing the sample.

The sample can be fully analysed including hydrocarbons. Precision data for the diluted sample are

only available for the oxygenated groups.

NOTE 3 For Procedure B, the precision can be used for an ethanol fraction from about 50 % (V/V) up to

85 % (V/V). For the ether fraction, the precision as specified in Table 6 can be used for samples containing at

least 11 % (V/V) of ethers. For the higher alcohol fraction, too few data were obtained to derive a full precision

statement and the data presented in Table 6 are therefore only indicative.

NOTE 4 While developing this test method, the final boiling point was limited to 215 °C.

NOTE 5 An overlap between C9 and C10 aromatics can occur. However, the total is accurate. Isopropyl benzene

is resolved from the C8 aromatics and is included with the other C9 aromatics.
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ISO/DIS 22854:2020(E)
2 Normative references

The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content

constitutes requirements 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 3170, Petroleum liquids — Manual sampling
ISO 3171, Petroleum liquids — Automatic pipeline sampling

ISO 4259, Petroleum products — Determination and application of precision data in relation to

methods of test
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.

ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:

— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at http:// www .electropedia .org/
3.1
hydrocarbon group

family of hydrocarbons such as saturated hydrocarbons, olefinic hydrocarbons, etc

3.1.1
saturated hydrocarbon
saturate

type of hydrocarbon that contains no double bonds with a carbon number of 3 to 12

EXAMPLE n-Paraffins, iso-paraffins, naphthenes and poly-naphthenes.
3.1.2
olefinic hydrocarbon
olefin

type of hydrocarbon that contains double or triple bonds with a carbon number of 3 to 10

EXAMPLE n-Olefins, iso-olefins and cyclic olefins.
3.1.3
aromatic hydrocarbon
aromatic

type of cyclic hydrocarbon with alternating double and single bonds between carbon atoms forming

the rings

EXAMPLE Benzene, toluene and higher homologous series with a carbon number of 6 to 10 and naphthalenes,

with a carbon number of up to 12.
3.2
oxygenate
oxygenated compound

type of hydrocarbon that contains an oxygen group, the addition of which is allowed according to

current petrol specifications
EXAMPLE Alcohols and ethers.
Note 1 to entry: See Clause 1, Note 2.
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ISO/DIS 22854:2020(E)
3.3
partial group

one carbon number in an individual group, being either a single compound like toluene or an

isomeric mixture
EXAMPLE n-Butane and iso-butane.
4 Principle

4.1 Procedure A and Procedure B use the same separation technique and analysis procedure. The

difference between the parts is that for Procedure B the sample is diluted. The diluting solvent is not

considered in the integration. This makes it possible to report the results of the undiluted sample after

normalization to 100 %.

4.2 The automotive motor gasoline sample being analysed is separated into hydrocarbon groups by

means of GC analysis using special column-coupling and column-switching procedures.

The automotive motor gasoline sample is injected into the GC system and, after vaporization, is

separated into the different groups. Detection is always done by a flame ionization detector (FID).

4.3 The mass concentration of each detected compound or hydrocarbon group is determined by

the application of relative response factors (see 9.2) to the area of the detected peaks, followed by

normalization to 100 %. For automotive motor gasoline samples containing oxygenates that cannot

be determined by this test method, the hydrocarbon results are normalized to 100 % minus the value

of oxygenates as determined by another method. The liquid volume concentration of each detected

compound or hydrocarbon group is determined by the application of density values (see 9.3) to the

calculated mass concentration of the detected peaks followed by normalization to 100 %.

IMPORTANT — It is essential to the correct execution of the method that great care be taken to

ensure that all compounds are correctly identified. This is especially true for the identification of

oxygen - containing compounds because of their wide range of response factors. It is, therefore,

highly recommended for correct identification to verify possibly unknown oxygenates using a

reference mixture that contains these pure compounds.

4.4 After this analysis, the automotive motor gasoline is separated into hydrocarbon groups and then

by carbon number. By the use of the corresponding relative response factors, the mass distributions of

the groups in the automotive motor gasoline sample can be calculated.
5 Reagents and materials
5.1 Gases

Installation of suitable moisture filters is recommended for hydrogen, helium and nitrogen lines.

5.1.1 Hydrogen, 99,995 % pure.

DANGER — Hydrogen is explosive when mixed with air at concentration between 4 % (V/V) and

75 % (V/V). See the equipment manufacturers’ manuals concerning leaks in the system.

5.1.2 Helium or nitrogen, 99,995 % pure.

The system’s operating parameters such as column and trap temperatures, carrier gas flows and valve

switching times are depending on the type of carrier gas used. The use of nitrogen as carrier gas is

not possible on all configurations. Contact the equipment manufacturer for specific information or

instructions on the use of nitrogen.
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ISO/DIS 22854:2020(E)
5.1.3 Compressed air.

5.2 Vials, airtight and inert, e.g. with rubber-membrane caps covered with self-sealing polytetra-

fluoroethylene (PTFE).

5.3 Reference solutions, finished automotive motor gasoline(s) used as reference and which contain

components and concentration levels comparable to those of the test sample.

The composition of the reference solution should have been determined in a round robin or by other

methods.
DANGER — Flammable. Harmful if inhaled.

5.4 Diluting solvent, used in Procedure B, shall not interfere with any other component in gasoline

being analysed. Dodecane (C H ) or tridecane (C H ) are recommended solvents.
12 26 13 28
6 Apparatus

6.1 Gas chromatograph, computer-controlled, multidimensional GC equipment, injector, FID, suitable

columns, traps and hydrogenation catalysts, of which an example is given in Annex A.

6.2 Switching valves, suitable switching valves that are used for the transfer of compounds from one

column to the other in the gas chromatograph.
They shall have a chemically inactive surface and a small dead volume.

6.3 Traps, suitable short columns (see Annex A for an example) used for retaining certain selected

chemical groups of the automotive motor gasoline using temperature control.
The absorption of the trapped compounds shall be reversible.
EXAMPLE A typical sequence is the following:

— The alcohols and higher-boiling aromatics are absorbed in a trap (sulfate column I). The remaining aromatics

are separated from the other components by means of a polar column (for example, OV 275).

— The ethers are separated from the remaining fraction by means of another trap (sulfate column II).

— The olefins are separated from the saturates by the olefin trap (for example, silver salt) in two steps. This is

necessary due to the limited capacity of such traps to retain high amounts of butene or total olefins. If the

trap capacity is sufficient for the olefin concentration, the separation may be performed in one step.

— The remaining saturated hydrocarbons are separated into paraffins and naphthenes according to their

carbon number using a 13X molecular sieve column.

— The ethers are then eluted from the trap (sulfate column II) and separated and detected according to

boiling point.

— The olefins are desorbed from the olefin trap and hydrogenated in the Pt-column. They are separated and

detected as the corresponding saturated compounds using a 13X molecular sieve.

— The alcohols and higher-boiling aromatics are eluted from the polar column and the trap (sulfate column I),

separated using a non-polar column (for example, OV 101 methyl silicone) and detected according to

boiling point.

Examples of typical chromatograms with this order of elution of the hydrocarbon fractions are shown

in Figures B.1 and B.2. Specifically for Procedure B, a typical chromatogram is shown in Figure B.6.

IMPORTANT — Sulfur-containing compounds are irreversibly adsorbed in the olefins trap and

can reduce its capacity to retain olefins. Sulfur can also be adsorbed in the alcohol and ether-

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ISO/DIS 22854:2020(E)

alcohol-aromatic traps. Although the effect of low amounts of sulfur components on the various

traps or columns is very small, it is important to exercise care with automotive motor gasoline

samples with high levels of sulfur.
7 Sampling

Unless otherwise required by national fuel specification standards or by the regulations for the

sampling of automotive motor gasoline, samples shall be taken in accordance with ISO 3170 for manual

sampling or in accordance with ISO 3171 for automatic pipeline sampling.
8 Procedure
8.1 Conditioning

Condition the apparatus according to the manufacturer’s instructions after shutdowns.

8.2 Sample preparation
8.2.1 Procedure B only − Sample dilution

The procedure as described in this subclause is used to analyse gasoline samples containing higher

amounts of ethanol such as ethanol (E85) automotive fuel with ethanol content between 50 % (V/V)

and 85 % (V/V).

As the sulfate column I trap (see Table A.1) cannot trap high amounts of ethanol, the sample shall be

diluted. The selected dilutant (5.4) shall not interfere with the analysis. The level of dilution should be

chosen in such a way that the final amount of ethanol does not exceed 20 % (V/V). If the ethanol content

is unknown, it is advised to use a dilution ratio of 4:1 when analysing the sample.

8.2.2 Procedure A and B − Sample cooling

Cool the test sample to prevent loss by evaporation. Transfer a sufficient portion of the test sample to a

vial (5.2) and immediately tightly close and seal it using the self-sealing PTFE cap (see 5.2). It is advised

to cool the test sample to a temperature between 0 °C and 5 °C.
8.3 Test sample injection volume

Size the injection volume of the test sample in such a way that the capacity of the columns is not

exceeded and that the linearity of the detector is valid.
NOTE An injection volume of 0,1 µl has proven to be satisfactory.
8.4 Verification of the apparatus and test conditions

Run the reference solution (5.3) and check for correct instrument parameters, cutting times and

grouping times. If they are not correct, adjust the apparatus to the manufacturer’s recommendations

and rerun the reference solution.

Attention should be paid to components, such as benzene, olefins and oxygenates, that are near the

boundaries of separation on the group-selective columns. Care should be taken to accurately identify

the oxygen-containing compounds. It is recommended to verify the identity of possible oxygenates

using a reference material that contains the pure component of interest. Annex B shows several

chromatograms specifically for oxygenate compounds, providing evidence of their elution times and

possible interferences.
© ISO 2020 – All rights reserved 5
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ISO/DIS 22854:2020(E)
8.5 Validation

Reprocess the validation reference solution and compare the obtained results with the consensus

values. The absolute deviation from the consensus values shall not be greater than the reproducibility

for the parameters as given in Clause 11.

It is strongly recommended to run the validation reference solution weekly to check the proper function

of the equipment.

The validation reference solution(s) should contain the components in amounts similar to those found

in the test samples. Validation of the apparatus should be performed prior to the analysis of any new

oxygenates.
8.6 Preparation of the test sample
Prepare the test sample as specified in 8.2.
8.7 Preparation of the apparatus and test conditions
Set up the apparatus in accordance with 8.1 and check it in accordance with 8.4.
9 Calculation
9.1 General
For Procedure A, this Clause shall be followed in full.

For Procedure B, in the final calculations the peak area of the dilutant (5.4) shall not be integrated so

that the final report, after normalization to 100 %, will give the results for all groups and components

for the undiluted sample.

NOTE Analysing high-ethanol samples using this application may require specific analysis and reporting

procedures and competences (see manufacturer’s instructions).
9.2 Calculation as % (m/m)

The integrated peak areas are employed for the calculations. The peaks are arranged accordi

...

PROJET DE NORME INTERNATIONALE
ISO/DIS 22854
ISO/TC 28 Secrétariat: NEN
Début de vote: Vote clos le:
2020-03-13 2020-06-05
Produits pétroliers liquides — Détermination des
groupes d'hydrocarbures et de la teneur en composés
oxygénés de l'essence pour moteurs automobiles et du
carburant éthanol pour automobiles E85 — Méthode par
chromatographie multidimensionelle en phase gazeuse

Liquid petroleum products — Determination of hydrocarbon types and oxygenates in automotive-motor

gasoline and in ethanol (E85) automotive fuel — Multidimensional gas chromatography method

ICS: 75.080
CE DOCUMENT EST UN PROJET DIFFUSÉ POUR
OBSERVATIONS ET APPROBATION. IL EST DONC
SUSCEPTIBLE DE MODIFICATION ET NE PEUT

Le présent document est distribué tel qu’il est parvenu du secrétariat du comité.

ÊTRE CITÉ COMME NORME INTERNATIONALE
AVANT SA PUBLICATION EN TANT QUE TELLE.
OUTRE LE FAIT D’ÊTRE EXAMINÉS POUR
ÉTABLIR S’ILS SONT ACCEPTABLES À DES
FINS INDUSTRIELLES, TECHNOLOGIQUES ET
COMMERCIALES, AINSI QUE DU POINT DE VUE TRAITEMENT PARALLÈLE ISO/CEN
DES UTILISATEURS, LES PROJETS DE NORMES
INTERNATIONALES DOIVENT PARFOIS ÊTRE
CONSIDÉRÉS DU POINT DE VUE DE LEUR
POSSIBILITÉ DE DEVENIR DES NORMES
POUVANT SERVIR DE RÉFÉRENCE DANS LA
RÉGLEMENTATION NATIONALE.
Numéro de référence
LES DESTINATAIRES DU PRÉSENT PROJET
ISO/DIS 22854:2020(F)
SONT INVITÉS À PRÉSENTER, AVEC LEURS
OBSERVATIONS, NOTIFICATION DES DROITS
DE PROPRIÉTÉ DONT ILS AURAIENT
ÉVENTUELLEMENT CONNAISSANCE ET À
FOURNIR UNE DOCUMENTATION EXPLICATIVE. ISO 2020
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ISO/DIS 22854:2020(F)
Sommaire

Avant-propos.................................................................................................................................................................. vi

Introduction .................................................................................................................................................................. vii

1 Domaine d'application .................................................................................................................................. 1

2 Références normatives ................................................................................................................................. 2

3 Termes et définitions ..................................................................................................................................... 2

4 Principe ............................................................................................................................................................... 3

5 Produits et réactifs ......................................................................................................................................... 4

5.1 Gaz ........................................................................................................................................................................ 4

6 Appareillage ...................................................................................................................................................... 5

7 Échantillonnage ............................................................................................................................................... 6

8 Mode opératoire .............................................................................................................................................. 6

8.1 Conditionnement ............................................................................................................................................. 6

8.2 Préparation d'un échantillon ...................................................................................................................... 6

8.3 Volume d'injection de l’échantillon d’essai ........................................................................................... 6

8.4 Vérification de l’équipement et des conditions d’essai ..................................................................... 6

8.5 Validation ........................................................................................................................................................... 7

8.6 Préparation de l'échantillon d’essai ......................................................................................................... 7

8.7 Préparation de l'appareil et des conditions d'essai ........................................................................... 7

9 Calculs ................................................................................................................................................................. 7

9.1 Généralités ......................................................................................................................................................... 7

9.2 Calculs en fractions massiques ................................................................................................................... 7

9.3 Calculs en fractions volumiques ................................................................................................................ 9

9.4 Calcul de la teneur totale en oxygène en fraction massique ........................................................ 10

9.5 Traitement des résultats selon les spécifications de l’essence pour moteurs

automobile ...................................................................................................................................................... 11

10 Expression des résultats ............................................................................................................................ 11

10.1 Mode opératoire A ....................................................................................................................................... 11

10.2 Mode opératoire B ....................................................................................................................................... 12

11 Fidélité ............................................................................................................................................................. 12

11.1 Généralités ...................................................................................................................................................... 12

11.2 Répétabilité, r ................................................................................................................................................ 12

11.3 Reproductibilité, R ....................................................................................................................................... 12

12 Rapport d’essai ............................................................................................................................................. 13

Annexe A (informative) Spécifications instrumentales ................................................................................ 14

Annexe B (informative) Exemples de chromatogrammes type .................................................................. 16

B.1 Essence conventionnelle ou BOB ............................................................................................................ 16

B.2 Essence avec un ou 2 oxygénés connus ............................................................................................... 17

iv © ISO 2020 – Tous droits réservés
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ISO/DIS 22854:2020(F)

B.3 Essence avec un mélange d’oxygénés (inconnus) ............................................................................. 18

B.4 Essence avec une concentration d’éthanol allant jusqu’à 85 % (E85) ..................................... 19

B.5 Principes généraux de bonnes pratiques d'analyse....................................................................... 20

Bibliographie ................................................................................................................................................................ 22

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ISO/DIS 22854:2020(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 (IEC) en ce qui

concerne la normalisation électrotechnique.

Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont

décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents

critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été

rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2

(voir www.iso.org/directives).

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. Les détails

concernant les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés

lors de l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations

de brevets reçues par l'ISO (voir www.iso.org/brevets).

Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données

pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un

engagement.

Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions

spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion

de l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles

techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: www.iso.org/iso/fr/avant-propos.

Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 28, Produits pétroliers et connexes,

combustibles et lubrifiants d’origine synthétique ou biologique.

Cette quatrième édition annule et remplace la troisième (ISO 22854:2016), qui a fait l’objet d’une

révision technique.

L’ajout, dans l'annexe B, de nouveaux exemples de chromatogrammes type constitue le principal

changement par rapport à l'édition précédente.

Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent

document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes

se trouve à l’adresse www.iso.org/fr/members.html.
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ISO/DIS 22854:2020(F)
Introduction

Le présent document présente une actualisation mineure de la deuxième édition (ISO 22854:2014), qui

était, à son tour, une révision pour étendre le domaine d’application de la première édition.

L’ISO 22854:2008 (ainsi que le document qui le précédait, l’EN 14517:2004) était destiné à l’origine au

dosage des hydrocarbures saturés, oléfiniques, aromatiques et oxygénés dans l’essence pour moteurs

automobiles conforme aux spécifications européennes des carburants. De récents essais

interlaboratoires ont montré que le domaine d’application de la méthode peut être actualisé pour

inclure les essences dont la teneur en oxygène est supérieure à celle mentionnée dans la première

édition et que la méthode est applicable aux essences pour moteurs automobiles jusqu’au E10 inclus.

Une étude interlaboratoire qui a été menée au sein du CEN a montré que la méthode peut aussi être

utilisée sur des essences dont la teneur en éthanol est élevée [comme les carburants pour automobiles

éthanol (E85)], pourvu que l’échantillon soit dilué avec un produit qui n’interfère avec aucun

composant ou groupe de composants qui nécessitent d’être analysés. Les précisions pour réaliser un tel

essai sont données en 8.2.

Les données de fidélité dérivées pour le méthanol ne correspondent pas aux calculs de fidélité

présentés dans le présent document. Les données de fidélité pour le méthanol n’ont pas été calculées,

puisque le besoin n’en a été exprimé. Si du méthanol est présent dans l’échantillon d’essence, il convient

de contrôler sa teneur par une autre méthode d’essai appropriée, par exemple celles données dans

[1]
l’EN 228 .
[2]

La méthode d’essai décrite dans le présent document est semblable à l’ASTM D 6839 .

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ISO/DIS 22854:2020(F)
Produits pétroliers liquides — Détermination des groupes d'hydrocarbures
et de la teneur en composés oxygénés de l'essence pour moteurs
automobiles et du carburant éthanol pour automobiles E85 — Méthode par
chromatographie multidimensionelle en phase gazeuse
1 Domaine d'application

Le présent document prescrit une méthode pour la détermination par chromatographie en phase

gazeuse (GC) des teneurs en hydrocarbures saturés, oléfiniques et aromatiques dans les essences pour

moteurs automobile et dans les carburants automobiles à base d’éthanol [carburants pour automobiles

éthanol (E85)]. En outre, les teneurs en benzène, en composés oxygénés et en oxygène total peuvent

être mesurées par cette méthode.

NOTE 1 Pour les besoins de la présente Norme européenne, les termes % (fraction massique) et % (fraction

volumique) sont utilisés pour représenter respectivement la fraction massique, μ, et la fraction volumique, φ, d’un

produit.
Le présent document définit deux modes opératoires, A et B.

Le mode opératoire A est applicable aux essences pour moteurs automobile dont la teneur en

aromatiques totaux est au plus de 50 % (fraction volumique), la teneur en oléfines totales est comprise

entre 1,5 % (fraction volumique) environ et 30 % (fraction volumique) au plus, la teneur en composés

oxygénés est au moins de 0,8 % (fraction volumique) et au plus de 15 % (fraction volumique), la teneur

en oxygène total est comprise entre 1,5 % (fraction massique) environ et 3,7 % (fraction massique)

environ, et la teneur en benzène est inférieure à 2 % (fraction volumique). Le mode opératoire peut être

applicable à des produits ayant des éthers avec 5 atomes de carbone ou plus dont la fraction volumique

ne dépasse pas 22 % mais la fidélité n’a pas été établie à ce niveau.

Bien que cette méthode d’essai puisse être utilisée pour déterminer des teneurs en oléfines plus

élevées, jusqu’à 50 % (fraction volumique), la fidélité pour les oléfines n’a été établie que pour des

teneurs comprises entre 1,5 % (fraction volumique) et 30 % (fraction volumique) environ.

Bien que cette méthode ait été développée pour l’analyse d’essences pour moteurs automobile qui

contiennent des oxygénés, celle-ci peut aussi être appliquée à d’autres bases hydrocarbonées dont

l’intervalle d’ébullition est voisin, tels que les naphtas et les réformats.

NOTE 2 Pour le mode opératoire A, des valeurs de fidélité ont été établies pour les composés oxygénés dans

des échantillons d’essences pour moteurs automobile contenant de l'éthyl tertiobutyl éther (ETBE), du méthyl

tertiobutyl éther (MTBE), du tertioamyl méthyl éther (TAME), de l'isopropanol, de l'isobutanol, du tertiobutanol,

du méthanol et de l'éthanol. Les données de fidélité dérivées pour le méthanol ne correspondent pas aux calculs

de fidélité présentés dans le présent document. L'applicabilité du présent document d’essai a, en outre, été vérifiée

pour le dosage, du n-propanol, de l’acétone et du di-isopropyl éther (DIPE). Cependant, la fidélité n’a pas été

déterminée pour ces composés.

Le mode opératoire B décrit le mode opératoire pour l’analyse de groupes oxygénés (éthanol,

méthanol, éthers et alcools C3-C5) dans des carburants éthanol pour automobiles (E85) contenant de

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ISO/DIS 22854:2020(F)

l’éthanol entre 50 % et 85 % (fraction volumique). L’essence est diluée avec un composant non oxygéné

pour abaisser la teneur en éthanol à une valeur inférieure à 20 % (fraction volumique) avant l’analyse

GC. Si la teneur en éthanol est inconnue, il est conseillé de diluer à 4:1 pour l’analyse de l’échantillon.

L’échantillon peut être totalement analysé y compris les familles d’hydrocarbures. Les valeurs de

fidélité pour les échantillons dilués ne sont disponibles que pour les groupes oxygénés.

NOTE 3 Pour le mode opératoire B, les valeurs de fidélité peuvent être utilisées pour une fraction d’éthanol

d’environ 50 % (fraction volumique) jusqu’à 85 % (fraction volumique). Pour la fraction éther, la fidélité telle que

spécifiée dans le Tableau 6 peut être utilisée pour des échantillons contenant au moins 11 % (fraction volumique)

d’éthers. Pour la fraction des alcools supérieurs, trop peu de données ont été recueillies pour établir

véritablement des valeurs de fidélité, ainsi les valeurs présentées dans le Tableau 6 ne sont-elles données qu’à

titre indicatif.

NOTE 4 Au moment du développement de la présente méthode, le point d’ébullition final était limité à 215 °C.

NOTE 5 Il peut y avoir un chevauchement entre les aromatiques en C9 et en C10. Cependant, le total est précis.

L’isopropylbenzène est séparé des aromatiques en C8 et sort avec les autres aromatiques en C9.

2 Références normatives

Les documents suivants sont mentionnés dans le texte de telle sorte que tout ou partie de leur contenu

constitue une exigence 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 3170, Produits pétroliers liquides — Échantillonnage manuel
ISO 3171, Produits pétroliers liquides — Échantillonnage automatique en oléoduc

ISO 4259, Produits pétroliers — Détermination et application des valeurs de fidélité relatives aux

méthodes d'essai
3 Termes et définitions

Pour les besoins de ce document, les termes et définitions suivants s'appliquent.

L'ISO et la CEI tiennent à jour des bases de données terminologiques pour la normalisation aux adresses

suivantes :
—Electropedia IEC : consultable sur http://www.electropedia.org/

— Plateforme ISO de navigation en ligne : consultable sur http://www.iso.org/obp

3.1
groupe d'hydrocarbures

famille d’hydrocarbures telle que les hydrocarbures saturés, les hydrocarbures oléfiniques, etc.

3.1.1
hydrocarbure saturé
saturé

famille d’hydrocarbures n’ayant aucune double liaison constitués de 3 à 12 atomes de carbone

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ISO/DIS 22854:2020(F)
EXEMPLE n-Paraffines, iso-paraffines, naphtènes et polynaphtènes.
3.1.2
hydrocarbure oléfinique
oléfine

famille d’hydrocarbures ayant des doubles ou des triples liaisons constitués de 3 à 10 atomes de

carbone
EXEMPLE n-Oléfines, iso-oléfines et oléfines cycliques.
3.1.3
hydrocarbure aromatique
aromatique

famille d’hydrocarbures cycliques présentant une alternance de liaisons doubles et de liaisons simples

entre les atomes de carbone des cycles

EXEMPLE Benzène, toluène et homologues supérieurs ayant de 6 à 10 carbones, et naphtalènes ayant jusqu'à

12 carbones
3.2
oxygéné
composé oxygéné

hydrocarbure ayant un groupe oxygéné dont l’ajout est permis par les spécifications de l’essence

EXEMPLE Alcools et éthers
Note 1 à l’article: Voir la NOTE 2 de l’Article 1.
3.3
groupe partiel

groupe individuel avec le même nombre de carbones, celui-ci étant soit un composé particulier, comme

le toluène, soit un mélange d'isomères
EXEMPLE n-Butane et iso-butane
4 Principe

4.1 La même technique de séparation et la même procédure d’analyse sont employées dans les modes

opératoires A et B. La différence entre les deux réside dans la dilution de l’échantillon qui est prescrite

dans le mode opératoire B. Le solvant de dilution n’est pas pris en compte dans l’intégration. Ceci

permettant de reporter les résultats de l’échantillon non dilué après normalisation à 100 %.

4.2 L'échantillon d’essence pour moteurs automobile soumis à l'analyse est séparé en familles

d'hydrocarbures par une technique de chromatographie en phase gazeuse (GC) utilisant des couplages

de colonnes et des commutations de colonnes.

L'échantillon d’essence pour moteurs automobile est injecté dans le système GC et, après vaporisation,

est séparé en ses différents groupes. La détection est toujours faite au moyen d'un détecteur à

ionisation de flamme (FID).

4.3 La concentration en masse de chaque composé détecté ou chaque groupe d’hydrocarbures est

déterminée en appliquant les facteurs de réponse relatifs (voir 9.2) aux aires des pics détectés et en

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normalisant à 100 %. Pour les échantillons d’essence pour moteurs automobile contenant des oxygénés

qui ne peuvent pas être dosés par la présente méthode, les résultats d'hydrocarbures sont normalisés à

100 % en excluant ces oxygénés dosés par une autre méthode. La concentration en volume liquide de

chaque composé ou groupe d’hydrocarbures détecté est déterminée en appliquant les valeurs de masse

volumique (voir 9.3) aux concentrations massiques calculées sur les pics détectés puis en normalisant à

100 %.

IMPORTANT — Il est essentiel, pour l’application correcte de la méthode, de porter une grande

attention afin d’assurer que tous les composés soient correctement identifiés. Cela s’applique tout

particulièrement à l’identification des composés oxygénés du fait des larges écarts de leur facteur de

réponse. Il est ainsi hautement recommandé pour une identification correcte de contrôler les éventuels

composés oxygénés inconnus en utilisant un mélange de référence qui contient ces produits purs.

4.4 Après cette analyse, l'essence pour moteurs automobile est séparée en familles d’hydrocarbures

et ensuite par nombre de carbone. En utilisant les facteurs de réponse relatifs correspondants, les

répartitions massiques des groupes dans l’échantillon d’essence pour moteurs automobile peuvent être

calculées.
5 Produits et réactifs
5.1 Gaz

L’installation de filtres contre l’humidité est recommandée pour les lignes d’hélium, d’hydrogène et

d’azote.
5.1.1 Hydrogène, pur à 99,995 %

DANGER — L’hydrogène est explosif en présence d’air lorsque sa concentration est comprise entre 4 et

75 % (fraction volumique). Voir les manuels des constructeurs concernant les fuites dans le circuit.

5.1.2 Hélium ou azote, pur à 99,995 %

Les paramètres opératoires du système, tels que les températures de colonne et de piège, les débits de

gaz vecteurs, les temps de commutations des vannes dépendent du type de gaz vecteur utilisé.

L’utilisation de l’azote comme gaz vecteur n’est pas possible pour toutes les configurations. Contacter le

fabricant d’équipement pour des informations et des instructions spécifiques concernant l’utilisation

d’azote.
5.1.3 Air comprimé

5.2 Flacons, hermétiques et inertes, par exemple munis de couvercles avec une membrane de

caoutchouc couverte d'un joint de polytétrafluoroéthylène (PTFE) auto scellant.

5.3 Solutions de référence, une ou des essence(s) finie(s) pour moteurs automobile utilisée(s)

comme référence contenant des composés à des concentrations comparables à ceux de l’échantillon

d’essai.

Il est recommandé que la composition de la solution de référence ait été déterminée au cours d’un essai

circulaire ou par d’autres méthodes.
DANGER — Inflammable. Nocif à l’inhalation.
4 © ISO 2020 – Tous droits réservés
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ISO/DIS 22854:2020(F)

5.4 Solvant de dilution, utilisé dans le mode opératoire B, il ne doit interférer avec aucun autre

composé de l’essence à analyser. Le dodécane (C H ) et le tridécane (C H ) sont recommandés.

12 26 13 28
6 Appareillage

6.1 Chromatographe multidimensionnel en phase gazeuse (CG), contrôlé par ordinateur, équipé

d'un injecteur et d’un détecteur à ionisation de flamme (FID), de colonnes appropriées, de pièges et de

catalyseurs d’hydrogénation, dont un exemple est donné en Annexe A.

6.2 Vannes de commutation, utilisées pour transférer les composés d’une colonne à l’autre dans le

chromatographe.

Elles doivent être dotées d'une surface chimiquement inactive et d'un faible volume mort.

6.3 Pièges, colonnes courtes appropriées (voir un exemple en Annexe A) servant à retenir certains

groupes chimiques de l'essence en utilisant un contrôle de température.
L'absorption des composés piégés doit être réversible.
EXEMPLE Une séquence classique est donnée à titre d’exemple:

— Les alcools et les aromatiques à haut point d'ébullition sont absorbés dans un piège (colonne sulfate I). Les

aromatiques restants sont séparés des autres composés sur une colonne polaire (par exemple OV 275).

— Les éthers sont séparés de la fraction restante sur un autre piège (colonne sulfate II).

— Les oléfines sont séparées des saturés par un piège à oléfines (par exemple un sel d'argent) en deux étapes.

Ceci est rendu nécessaire par la capacité limitée de tels pièges à retenir des quantités importantes de butène

ou d’oléfines totales. Si la capacité du piège est suffisante pour la concentration en oléfines, il est possible de

réaliser la séparation en une seule étape.

— Les hydrocarbures saturés restants sont séparés sur une colonne de tamis moléculaire 13X en paraffines et

naphtènes selon leur nombre d'atomes de carbone.

— Les éthers sont ensuite élués du piège (colonne sulfate II) puis séparés et détectés selon leurs points

d'ébullition.

— Les oléfines sont désorbées du piège à oléfines et hydrogénées dans une colonne de platine. Elles sont

séparées et détectées comme les composés saturés correspondants sur une colonne de tamis moléculaire

13X.

— Les alcools et les aromatiques à haut point d'ébullition sont élués de la colonne polaire et du piège (colonne

de sulfate I), puis séparés sur colonne apolaire (par exemple méthyl silicone OV 101), et détectés selon leurs

points d'ébullition.

Des exemples de chromatogrammes usuels montrant cet ordre d’élution des fractions hydrocarbonées

sont montrés en Figures B.1 et B.2. En ce qui concerne le mode opératoire B en particulier, un

chromatogramme classique est présenté en Figure B.6.

IMPORTANT — Les composés contenant du soufre sont adsorbés de manière irréversible sur les pièges

à oléfines et peuvent réduire leur capacité à retenir les oléfines. Le soufre peut aussi être adsorbé sur

les pièges à alcools et les pièges à éther-alcool-aromatique. Bien que l’effet de faibles quantités de

composés soufrés sur les différents pièges et colonnes soit très faible, il es
...