ISO/TR 18588:2023

Petroleum products - Characterization of marine fuels by viscosity-gravity constant

This document provides best practices on the calculation and use of an informative indicator for the characterization of fossil residual marine fuels not containing FAME as defined in ISO 8217. This document is based on established guidance used by the petroleum industry to characterize petroleum fractions in terms of their paraffinic, naphthenic or aromatic nature, by their viscosity-gravity constant.

Produits pétroliers — Caractérisation des combustibles pour la marine par la constante viscosité-gravité

Le présent document décrit les meilleures pratiques dans le cadre du calcul et de l'utilisation d'un indicateur informatif pour la caractérisation de combustibles résiduels fossiles pour la marine ne contenant pas d'EMAG, tel que défini dans l'ISO 8217. Le présent document se base sur les recommandations établies utilisées par l'industrie pétrolière pour caractériser les fractions pétrolières au regard de leur nature paraffinique, naphténique ou aromatique, par leur constante viscosité-gravité.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 21-Sep-2023
• ICS: 75.160.20 - Liquid fuels
• Technical Committee: ISO/TC 28/SC 4 - Classifications and specifications
• Drafting Committee: ISO/TC 28/SC 4 - Classifications and specifications
• Current Stage: 6060 - International Standard published
• Start Date: 22-Sep-2023
• Completion Date: 22-Sep-2023

Overview - ISO/TR 18588:2023, viscosity-gravity constant for marine fuels

ISO/TR 18588:2023 provides best practices for characterizing fossil residual marine fuels (excluding FAME as defined in ISO 8217) using the viscosity‑gravity constant (VGC) and the Bureau of Mines correlation index (BMCI/CI). The Technical Report documents formulas, algorithms (Annex A) and sample data analysis to indicate whether a supplied residual marine fuel (VLSFO / HSFO) is predominantly paraffinic, naphthenic or aromatic in nature. It responds to changes in the marine fuel market following MARPOL Annex VI sulfur limits and the resulting diversity of blend formulations.

Key topics and technical requirements

• Scope: characterization of fossil residual marine fuels not containing FAME; no normative references.
• Two characterization approaches:
  • BMCI (CI) - detailed correlation index using density, averaged boiling point and viscosity conversions. BMCI classification: Paraffinic (CI < 29.8), Naphthenic (CI < 57.0), Aromatic (CI > 75.0).
  • VGC - empirical indicator derived from density and kinematic viscosity (ASTM D2501 approach). Easier to apply to routine test data.
• Important formulas and conversions:
  • Algorithms to convert kinematic viscosity at 50 °C to viscosities at 38 °C, 99 °C and 100 °C (used in BMCI and VGC calculations).
  • VGC formula using density at 15 °C and viscosity at 100 °C.
• Indicative thresholds from the report and literature:
  • VGC ≈ 0.80 or below → paraffinic; VGC > 0.92 → aromatic. Speight ranges: paraffinic 0.74–0.75, naphthenic 0.89–0.94, aromatic 0.95–1.13.
• Empirical mapping (from sample analysis): paraffinic fuels ~VGC 0.82 / density ~888 kg·m⁻3; aromatic fuels ~VGC 0.92 / density ~994 kg·m⁻3.

Practical applications and users

• Who benefits:
  • Fuel testing laboratories - apply VGC and BMCI algorithms from routine density and viscosity tests.
  • Ship operators & technical managers - evaluate fuel character for combustion performance, engine tuning and compatibility.
  • Fuel suppliers and blenders - classify products (VLSFO, HSFO) to support matching and quality claims.
  • Classification societies, regulators and purchasers - use indicators to compare fuels and assess supply consistency.
• Practical uses:
  • Rapid screening of whether a residual marine fuel is more paraffinic or aromatic.
  • Supporting fuel selection, blending decisions and compatibility assessments.
  • Complementary input to fuel handling, storage and engine performance risk assessments.

Related standards

• ISO 8217 - specification for marine fuels (defines FAME exclusion).
• ASTM D2501 - viscosity‑gravity constant calculation reference and historical methodology.
• BMCI/CI references used in petroleum characterization literature (Riazi, Speight).

Standards Content (Sample)

TECHNICAL ISO/TR
REPORT 18588
First edition
2023-09
Petroleum products —
Characterization of marine fuels by
viscosity-gravity constant
Produits pétroliers — Caractérisation des combustibles pour la
marine par la constante viscosité-gravité
Reference number
© ISO 2023
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the internet or an intranet, without prior written permission. Permission can be requested from either ISO at the address below
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CP 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Geneva
Phone: [phone]
Email: [e-mail]
Website: www.iso.org
Published in Switzerland
ii
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Characterization of petroleum fuels .1
4.1 General . 1
4.2 BMCI (or CI) . 2
4.2.1 General . 2
4.2.2 Calculation of BMCI (or CI) . 2
4.2.3 Algorithm to calculate BMCI (or CI) . 4
4.3 Viscosity-gravity constant . 4
4.3.1 General . 4
4.3.2 Calculation of VGC . 4
4.3.3 Algorithm to calculate VGC . 4
5 Samples data analysis .5
5.1 General . 5
5.2 BMCI versus VGC and density for fuels with S content ≤0,50 % by mass . 5
5.3 BMCI versus VGC and density for fuels with S content ≥0,50 % by mass . 6
5.4 Significance and use of VGC . 8
Annex A (informative) Algorithms to calculate SG, BMCI and VGC .10
Bibliography .12
iii
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 document 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).
ISO draws attention to the possibility that the implementation of this document may involve the use
of (a) patent(s). ISO takes no position concerning the evidence, validity or applicability of any claimed
patent rights in respect thereof. As of the date of publication of this document, ISO had not received
notice of (a) patent(s) which may be required to implement this document. However, implementers are
cautioned that this may not represent the latest information, which may be obtained from the patent
database available at www.iso.org/patents. ISO shall not be held responsible for identifying any or all
such patent rights.
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, Subcommittee SC 4, Classifications and specifications.
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.
iv
Introduction
On 1 January 2020, MARPOL Annex VI Regulation 14.1 reduced the maximum sulfur (S) content of
marine fuels to be used when operating outside an emission control area (ECA) from 3,50 % by mass
to 0,50 % by mass. This resulted in a more diverse range of fuel blend formulations being offered to the
marine market and an increasing interest by the marine industry in the characterization of petroleum-
derived fuels not including fatty acid methyl ester (FAME), in terms of their aromatic or paraffinic
nature.
This document provides an indicator for defining whether a petroleum-derived residual fuel which
does not include FAME, as supplied to a ship, is more aromatic or paraffinic in nature.
v
TECHNICAL REPORT ISO/TR 18588:2023(E)
Petroleum products — Characterization of marine fuels by
viscosity-gravity constant
1 Scope
This document provides best practices on the calculation and use of an informative indicator for
the characterization of fossil residual marine fuels not containing FAME as defined in ISO 8217. This
document is based on established guidance used by the petroleum industry to characterize petroleum
fractions in terms of their paraffinic, naphthenic or aromatic nature, by their viscosity-gravity constant.
2 Normative references
There are no normative references in this document.
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
ISO and IEC maintain terminology databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at https:// www .electropedia .org/
3.1
fatty acid methyl ester
FAME
ester derived by (trans-)esterification of fats and vegetable oils
3.2
very low sulfur fuel oil
VLSFO
marine fuel with a maximum sulfur content of 0,50 % by mass
3.3
high sulfur fuel oil
HSFO
marine fuel with a sulfur content exceeding 0,50 % by mass
4 Characterization of petroleum fuels
4.1 General
[1]
Riazi cites two methods for the characterization of petroleum fractions:
— the Bureau of Mines correlation index (BMCI);
— the viscosity-gravity constant (VGC).
4.2 BMCI (or CI)
4.2.1 General
BMCI, often also referred to as correlation index (CI) is used to characterize petroleum fractions/crude
[1]
oils. Riazi reports that values of BMCI between 0 and 15 indicate a predominantly paraffinic oil. A
[2]
value of BMCI greater than 50 indicates a predominance of aromatic compounds . According to the CI
[3]
scale , all n-paraffins have a CI value of 0, while cyclohexane (the simplest naphthene), has a CI value
of 50, and benzene has a CI value of 100. Using the CI scale, petroleum fractions can be classified as
described in Table 1.
Table 1 — Classification of petroleum fractions according to CI values
Nature of petroleum fraction CI value
Paraffinic (P) <29,8
Naphthenic (N) <57,0
Aromatic (A) >75,0
4.2.2 Calculation of BMCI (or CI)
BMCI (or CI) relies on terms that are not available from the routine testing of marine fuels. It can be
determined from Formula (1).
I =+473,,7×−G 456 8 (1)
BMCs
T
b
where
I is the Bureau of Mines correlation index;
B M C
G is the liquid specific gravity at 15,6 °C (60 °F) [see Formula (2)];
s
T is the volume average boiling point, expressed in degree kelvin (K) [see Formula (3)].
b
G can be calculated from the fuel’s density as follows:
s
ρ
 
−K
 
 
G = (2)
s
H
where
ρ is the density at 15 °C, expressed in kilogram per cubic metre (kg/m );
H and K are variables the values of which are to be selected from Table 2.
Table 2 — Values of H and K versus G
s
G value
s
H value K value
min. max.
≥0,79 <0,81 0,998 342 0,000 964
≥0,81 <0,8
...

RAPPORT ISO/TR
TECHNIQUE 18588
Première édition
2023-09
Produits pétroliers — Caractérisation
des combustibles pour la marine par
la constante viscosité-gravité
Petroleum products — Characterization of marine fuels by viscosity-
gravity constant
Numéro de référence
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
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Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvre, 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, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Genève
Tél.: [phone]
E-mail: [e-mail]
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d'application .1
2 Références normatives .1
3 Termes et définitions . 1
4 Caractérisation des combustibles pétroliers . 1
4.1 Généralités . 1
4.2 BMCI (ou CI) . 2
4.2.1 Généralités . 2
4.2.2 Calcul du BMCI (ou CI) . 2
4.2.3 Algorithme pour calculer le BMCI (ou CI) . 3
4.3 Constante viscosité-gravité . 4
4.3.1 Généralités . 4
4.3.2 Calcul de la VGC . 4
4.3.3 Algorithme pour calculer la VGC . 4
5 Analyse des données fournies par les échantillons . 5
5.1 Généralités . 5
5.2 BMCI en fonction de la VGC et de la masse volumique pour combustibles dont la
teneur en soufre est ≤0,50 % en masse . 5
5.3 BMCI en fonction de la VGC et de la masse volumique pour combustibles dont la
teneur en soufre est ≥0,50 % en masse . 6
5.4 Importance et utilisation de la VGC . 8
Annexe A (informative) Algorithmes pour calculer les valeurs SG, BMCI et VGC .11
Bibliographie .13
iii
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’ISO attire l’attention sur le fait que la mise en application du présent document peut entraîner
l’utilisation d’un ou de plusieurs brevets. L’ISO ne prend pas position quant à la preuve, à la validité
et à l’applicabilité de tout droit de brevet revendiqué à cet égard. À la date de publication du présent
document, l’ISO n'avait pas reçu notification qu’un ou plusieurs brevets pouvaient être nécessaires à sa
mise en application. Toutefois, il y a lieu d’avertir les responsables de la mise en application du présent
document que des informations plus récentes sont susceptibles de figurer dans la base de données de
brevets, disponible à l'adresse www.iso.org/brevets. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié tout ou partie de tels droits de propriété.
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 www.iso.org/avant-propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 28, Produits pétroliers et produits
connexes, combustibles et lubrifiants d'origine synthétique ou biologique, sous-comité SC 4, Classifications
et spécifications.
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.
iv
Introduction
er
Le 1 janvier 2020, la Règle 14.1 de l'Annexe VI de la Convention internationale pour la prévention
de la pollution par les navires (MARPOL) a réduit de 3,50 % en masse à 0,50 % en masse la teneur
en soufre (S) maximale des combustibles à utiliser à bord des navires exploités en dehors des zones de
contrôle des émissions (ECA). Cela s'est traduit par une plus grande diversité de la gamme de mélanges
de combustibles proposée sur le marché marin et par un intérêt croissant de l'industrie marine
pour la caractérisation des combustibles dérivés du pétrole ne contenant pas d'ester méthylique
d'acide gras (EMAG) au regard de leur nature aromatique ou paraffinique.
Le présent document fournit un indicateur permettant de définir si un combustible résiduel dérivé du
pétrole ne contenant pas d'EMAG, lorsqu'il est fourni à un navire, est plus de nature aromatique ou
paraffinique.
v
RAPPORT TECHNIQUE ISO/TR 18588:2023(F)
Produits pétroliers — Caractérisation des combustibles
pour la marine par la constante viscosité-gravité
1 Domaine d'application
Le présent document décrit les meilleures pratiques dans le cadre du calcul et de l'utilisation d'un
indicateur informatif pour la caractérisation de combustibles résiduels fossiles pour la marine
ne contenant pas d'EMAG, tel que défini dans l'ISO 8217. Le présent document se base sur les
recommandations établies utilisées par l'industrie pétrolière pour caractériser les fractions pétrolières
au regard de leur nature paraffinique, naphténique ou aromatique, par leur constante viscosité-gravité.
2 Références normatives
Le présent document ne contient aucune référence normative.
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse https:// www .electropedia .org/
3.1
ester méthylique d'acide gras
EMAG
ester obtenu par (trans-)estérification de graisses et d'huiles végétales
3.2
carburant à très basse teneur en soufre
VLSFO (very low sulfur fuel oil)
combustible marin d'une teneur en soufre maximale de 0,50 % en masse
3.3
carburant à haute teneur en soufre
HSFO (high sulfur fuel oil)
combustible marin d'une teneur en soufre supérieure à 0,50 % en masse
4 Caractérisation des combustibles pétroliers
4.1 Généralités
[1]
Riazi cite deux méthodes pour la caractérisation des fractions pétrolières:
— l'indice de corrélation du Bureau of Mines (BMCI);
— la constante viscosité-gravité (VGC).
4.2 BMCI (ou CI)
4.2.1 Généralités
Le BMCI, également souvent appelé indice de corrélation (CI), est utilisé pour caractériser les fractions
[1]
pétrolières/pétroles bruts. Selon Riazi, les valeurs du BMCI entre 0 et 15 indiquent qu'un pétrole
est essentiellement paraffinique. Une valeur de BMCI supérieure à 50 indique qu'un pétrole contient
[2] [3]
principalement des composés aromatiques. Selon l'échelle de CI , toutes les n-paraffines ont une
valeur de CI de 0, alors que le cyclohexane (le plus simple des naphtènes) a une valeur de CI de 50, et
le benzène a une valeur de CI de 100. En utilisant l'échelle des CI, les fractions pétrolières peuvent être
classées comme indiqué dans le Tableau 1.
Tableau 1 — Classification des fractions pétrolières selon les valeurs CI
Nature de la fraction pétrolière Valeur CI
Paraffinique (P) <29,8
Naphténique (N) <57,0
Aromatique (A) >75,0
4.2.2 Calcul du BMCI (ou CI)
Le BMCI (ou CI) s'appuie sur des termes qui ne proviennent pas d'essais de routine de combustibles
pour la marine. Il peut être déterminé à partir de la Formule (1).
I =+473,,7×−G 456 8 (1)
BMCs
T
b
où
I est l'indice de corrélation du Bureau of Mines;
BMC
G est la densité relative à 15,6 °C (60 °F) [voir Formule (2)];
s
T est la température moyenne d’ébullition, exprimé en degré kelvin (K) [voir Formule (3)].
b
G peut être calculé à partir de la masse volumique du combustible comme suit:
s
ρ
 
−K
 
 
G = (2)
s
H
où
ρ est la masse volumique à 15 °C, exprimée en kilogramme par mètre cube (kg/m );
H et K sont les variables dont les valeurs doivent être tirées du Tableau 2.
Tableau 2 — Valeurs de H et de K en fonction de G
s
valeur G
s
valeur H valeur K
min. max.
≥0,79 <0,81 0,998 342 0,000 964
≥0,81 <0,83 0,998 492 0,000 842
≥0,83 <0,849 999 9 0,998 641 0,000 718
≥0,849 999 9 <0,875 000 1 0,998 761 0,000 616
≥0,875 000 1 <0,900 000 1 0,998 881 0,000 511
≥0,900
...