ISO 12213-1:2006
(Main)Natural gas — Calculation of compression factor — Part 1: Introduction and guidelines
Natural gas — Calculation of compression factor — Part 1: Introduction and guidelines
ISO 12213 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. It is divided into three parts: this part, ISO 12213-1:2006, gives an introduction and provides guidelines for the methods of calculation described in Parts 2 and 3.
Gaz naturel — Calcul du facteur de compression — Partie 1: Introduction et lignes directrices
L'ISO 12213 spécifie des méthodes pour le calcul des facteurs de compression des gaz naturels, des gaz naturels contenant un adjuvant synthétique et de mélanges similaires dans des conditions telles que le mélange ne peut exister que sous forme gazeuse. Elle est divisée en trois parties: la présente partie, l'ISO 12213-1:2006, donne une introduction et fournit des lignes directrices pour les méthodes de calcul décrites dans l'ISO 12213‑2 et dans l'ISO 12213‑3.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 12213-1
Second edition
2006-11-15
Natural gas — Calculation of
compression factor —
Part 1:
Introduction and guidelines
Gaz naturel — Calcul du facteur de compression —
Partie 1: Introduction et lignes directrices
Reference number
ISO 12213-1:2006(E)
©
ISO 2006
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ISO 12213-1:2006(E)
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Published in Switzerland
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ISO 12213-1:2006(E)
Contents Page
Foreword. iv
1 Scope . 1
2 Normative references . 2
3 Terms and definitions. 2
4 General principles. 4
5 Guidelines. 5
5.1 Pipeline quality natural gases . 5
5.2 Other gases and other applications. 8
Annex A (normative) Symbols and units. 11
Annex B (informative) Computer program. 12
Bibliography . 13
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ISO 12213-1:2006(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.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 12213-1 was prepared by Technical Committee ISO/TC 193, Natural gas, Subcommittee SC 1, Analysis
of natural gas.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 12213-1:1997), of which it constitutes a minor
revision (the year of publication of Reference [5] in the Bibliography has been corrected).
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
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 12213-1:2006(E)
Natural gas — Calculation of compression factor —
Part 1:
Introduction and guidelines
1 Scope
ISO 12213 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.
It is divided into three parts: this part of ISO 12213 gives an introduction and provides guidelines for the
methods of calculation described in ISO 12213-2 and ISO 12213-3.
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 for
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.
This International Standard gives all of the equations and numerical values needed to implement both
methods. It is planned to make verified computer programs available (see Annex B).
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ISO 12213-1:2006(E)
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 6976, Natural gas — Calculation of calorific values, density, relative density and Wobbe index from
composition
ISO 13443, Natural gas — Standard reference conditions
3 Terms and definitions
For the purposes of the various parts of this International Standard, the following terms and definitions apply.
3.1
compression factor
Z
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
NOTE 1 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.
NOTE 2 The compression factor is a dimensionless quantity usually close to unity.
NOTE 3 The terms “compressibility factor” and “Z-factor” are synonymous with compression factor.
3.2
density
ρ
mass of a given quantity of gas divided by its volume at specified conditions of pressure and temperature
3.3
molar composition
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
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ISO 12213-1:2006(E)
NOTE 1 Thus the mole fraction x of component i is the ratio of the number of moles of component i in a given volume
i
of a 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.
NOTE 2 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.
3.4
molar calorific value
H
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 1 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.
NOTE 2 The specified temperature is 298,15 K (25 °C) and the reference pressure is 101,325 kPa.
NOTE 3 The term “molar heating value” is synonymous with “molar calorific value”.
3.5
superior calorific value (volumetric basis)
H
S
amount of heat which would be released by the complete 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 1 The superior calorific value includes all the combustible components in the natural gas.
NOTE 2 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 3 Annex D of ISO 12213-3:2006 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.
NOTE 4 The terms “gross”, “higher”, “upper” and “total calorific value” and “heating value” are synonymous with
“superior calorific value”.
3.6
relative density
d
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
NOTE 1 The relative density includes all the components of the natural gas.
NOTE 2 The standard composition of dry air is given in ISO 6976.
NOTE 3 In this International Standard, the reference temperature is 273,15 K (0 °C) and the reference pressure is
101,325 kPa (see Note 3 to 3.5).
NOTE 4 The term “specific gravity” is synonymous with “relative density”.
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ISO 12213-1:2006(E)
3.7
uncertainty of a predicted compression factor
± ∆Z
range of values Z − ∆Z to Z + ∆Z within which the (unknown) true value is expected to lie with a confidence
level of 95 %
NOTE 1 This uncertainty may be expressed either as an absolute value or as a percentage.
NOTE 2 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.
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
7 8
gases containing 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 Bibliography). 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
[3]
GERG TM5 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
[4]
MGERG-88 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
[5] [6], [7]
Recherches Gazières and the Gas Research Institute . Within the transmission and distribution
pressure and temperature ranges, the equations are of essentially identical performance.
4 © ISO 2006 – All rights reserved
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ISO 12213-1:2006(E)
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
−3 −3
a 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
amou
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 12213-1
Deuxième édition
2006-11-15
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 12213-1:2006(F)
©
ISO 2006
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ISO 12213-1:2006(F)
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Web www.iso.org
Version française parue en 2009
Publié en Suisse
ii © ISO 2006 – Tous droits réservés
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ISO 12213-1:2006(F)
Sommaire Page
Avant-propos. iv
1 Domaine d'application. 1
2 Références normatives . 2
3 Termes et définitions. 2
4 Principes de base . 4
5 Lignes directrices . 5
5.1 Gaz naturels de qualité réseau. 5
5.2 Autres gaz et autres applications . 8
Annexe A (normative) Symboles et unités . 12
Annexe B (informative) Programme informatique . 13
Bibliographie . 14
© ISO 2006 – Tous droits réservés iii
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ISO 12213-1:2006(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 Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 12213-1 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 193, Gaz naturel, sous-comité SC 1, Analyse
du gaz naturel.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 12213-1:1997), dont elle constitue une
révision mineure (l'année de publication de la Référence [5] dans la Bibliographie a été corrigée).
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
iv © ISO 2006 – Tous droits réservés
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NORME INTERNATIONALE ISO 12213-1:2006(F)
Gaz naturel — Calcul du facteur de compression —
Partie 1:
Introduction et lignes directrices
1 Domaine d'application
L'ISO 12213 spécifie des méthodes pour le calcul des facteurs de compression des gaz naturels, des gaz
naturels contenant un adjuvant synthétique et de mélanges similaires dans des conditions telles que le
mélange ne peut exister que sous forme gazeuse.
Elle est divisée en trois parties: la présente partie de l'ISO 12213 donne une introduction et fournit des lignes
directrices pour les méthodes de calcul décrites dans l'ISO 12213-2 et dans l'ISO 12213-3.
L'ISO 12213-2 propose une méthode à utiliser lorsque la composition molaire détaillée du gaz est connue.
L'ISO 12213-3 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 l'ISO 12213-2 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 l'ISO 12213-3 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 et 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 spécifiées.
La présente Norme internationale fournit toutes les équations et les valeurs numériques nécessaires pour
l'application des deux méthodes. Il est prévu de mettre à disposition des programmes informatiques vérifiés
(voir Annexe B).
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ISO 12213-1:2006(F)
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 6976, 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, Gaz naturel — Conditions de référence standard
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.
3.1
facteur de compression
Z
rapport entre le volume d'une masse arbitraire de gaz, à une pression et à 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 (parfait) (1)
m m
où
V (parfait) = RT/p (2)
m
NOTE 1 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
physicochimiques 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.
NOTE 2 Le facteur de compression est une quantité sans dimension, généralement proche de l'unité.
NOTE 3 Les termes «facteur 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
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
2 © ISO 2006 – Tous droits réservés
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ISO 12213-1:2006(F)
NOTE 1 Ainsi, la fraction molaire, x , du composant i est le rapport du nombre de moles du composant, i, dans un
i
volume 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.
NOTE 2 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 celle 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
NOTE 1 Le pouvoir calorifique molaire n'inclut que les hydrocarbures du gaz naturel, c'est-à-dire que les composants
inertes (principalement l'azote, le dioxyde de carbone et l'hélium) et les autres composants combustibles (tels que
l'hydrogène et le monoxyde de carbone) sont exclus.
NOTE 2 La température spécifiée est 298,15 K (25 °C) et la pression de référence est 101,325 kPa.
NOTE 3 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 celle 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
NOTE 1 Le pouvoir calorifique supérieur inclut tous les composants combustibles du gaz naturel.
NOTE 2 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 3 L'ISO 12213-3:2006, 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.
NOTE 4 Les termes «valeur calorifique totale» et «valeur calorifique supérieure» sont synonymes de «pouvoir
calorifique supérieur».
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 mêmes conditions de pression et de température de référence
NOTE 1 La densité relative inclut tous les composants du gaz naturel.
NOTE 2 La composition normalisée de l'air sec est indiquée dans l'ISO 6976.
NOTE 3 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 Note 3 en 3.5).
NOTE 4 Le terme «poids spécifique» est synonyme de «densité relative».
© ISO 2006 – Tous droits réservés 3
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ISO 12213-1:2006(F)
3.7
incertitude sur le facteur de compression calculé
± ∆Z
plage des valeurs comprises entre Z − ∆Z et Z + ∆Z dans laquelle est censée se trouver la valeur réelle
(inconnue) avec un niveau de confiance de 95 %
NOTE 1 Cette incertitude peut être exprimée soit comme une valeur absolue, soit comme un pourcentage.
NOTE 2 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
il convient de représenter tous les constituants présents en des quantités supérieures à une fraction molaire
de 0,000 05. 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, n'importe quel ensemble de trois
caractéristiques parmi le pouvoir calorifique supérieur, la densité relative, la teneur en dioxyde de carbone et la teneur en
azote peut être utilisé. 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
[3]
documentation GERG TM5 .
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
attribuables aux normes métrologiques internationales appropriées), 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.
4 © ISO 2006 – Tous droits réservés
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ISO 12213-1:2006(F)
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 familiers 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 généralement compris dans la plage allant de 30 MJ⋅m à 45 MJ⋅m
(voir Tableau 1). Les principaux composants non combustibles sont l'azote et le dioxyde de carbone (chacun
ayant une fraction molaire allant jusqu'à 0,20 environ).
L'éthane (jusqu'à une fraction molaire de 0,10), le propane, des butanes, pentanes et alcanes supérieurs sont
généralement présents en des quantités constamment décroissantes. Des quantités mineures d'hélium, de
benzène et de toluène peuvent être présentes avec des fractions molaires inférieures à 0,001. Dans le cas de
gaz naturels avec un adjuvant synthétique, l'hydrogène et le monoxyde de carbone peuvent être présents
avec des fractions molaires pouvant atteindre environ 0,10 et 0,03, respectivement, et il peut y avoir de petites
quantités d'éthylène. Aucun autre composant, comme ceux présents dans les gaz humides et acides (par
exemple la vapeur d'eau, l'hydrogène sulfuré ou l'oxygène), n'est généralement présent en quantités
supérieures à celles de trace, et il convient qu'il n'y ait pas d'aérosol, de liquide ni de particules. Il convient de
traiter les compo
...
Questions, Comments and Discussion
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