ISO 6578:1991
(Main)Refrigerated hydrocarbon liquids — Static measurement — Calculation procedure
Refrigerated hydrocarbon liquids — Static measurement — Calculation procedure
Specifies the calculations to be made to adjust the volume of a liquid from the conditions at measurement to the equivalent volume of liquid or vapour at a standard temperature and pressure, or to the equivalent mass or energy (calorific content). Annexes A to H form an integral part of this standard.
Hydrocarbures liquides réfrigérés — Mesurage statique — Procédure de calcul
General Information
Relations
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Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 6578
First edition
1991-12-01
Refrigerated hydrocarbon liquids - Static
measurement -
Calculation procedure
Hydrocarbures liquides r&frig&s - Mesurage statique - Prochdure de calcul
Reference number
ISO 6578 : 1991 (El
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ISO 6578 : 1991 (E)
Contents
Page
Scope . 1
Normative references . 1
Definitions and Symbols . 1
Volume of LPG at Standard temperature . 3
3
Mass .
............................................... 5
Energy content (calorific content)
Inter-conversion of liquid mass and vapour volume at Standard
6
conditions .
..................................... 7
Calculation of liquid density from composition
.................................... 8
Calculation of calorific value from composition
Annexes
10
Constants for density calculation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11
Orthobaric molar volumes of individual components of LNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Correction factors for volume reduction of LNG mixtures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Gross calorific values for individual components. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Relative molecular masses and compressibility factors of individual
15
components.
Chemical names corresponding to the Chemical formulae used in this
16
International Standard . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Alternative equation for calculating the molar volume and
saturated density of LPG mixtures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Critical temperature, acentric factor and characteristic volume of individual
20
comoonents -- .,- - - used -_---. in eauations -- . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
0 ISO 1991
All rights reserved. No part of this publication may be reproduced or utilized in any form or by any
means, electronie or mechanical, including photocopying and microfilm, without Permission in
writing from the publisher.
International Organization for Standardization
Case postale 56 l CH-1211 Geneve 20 l Switzerland
Printed in Switzerland
ii
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ISO6578:1991 (EI
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. Esch 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, govern-
mental and non-governmental, in Iiaison with ISO, also take part in the work. ISO
collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all
matters of electrotechnical standardization.
Draft International Standards adopted by the technical committees are circulated to
the member bodies for voting. Publication as an International Standard requires
approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
International Standard ISO 6578 was prepared by Technical Committee ISO/TC 28,
Petroleum produc ts and lubrican ts.
Annexes A to H form an integral part of this International Standard.
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ISO 6578 : 1991 (E)
lntroduction
Storage and transport of large quantities of refrigerated hydrocarbon liquids [e.g.
liquefied natura1 gases (LNG) and liquefied Petroleum gases (LPG)] is now common
practice. Existing Standards for the measurement of Petroleum products are either not
applicable to, or in some cases inadequate for, these products at low temperatures
and, for these products, such Standards shall be replaced or modified by the pro-
cedures in this International Standard.
Accurate measurement is essential in the sale, purchase and handling of refrigerated
hydrocarbon liquids. Custody transfer agreements call for the standardization of static
measurement procedures, and it is recommended that quantities be expressed in mass
or energy units. lt is recognized that other units are currently used for LPG transfers,
but these are not covered in this International Standard.
Although the principles of calculating the quantity of a static refrigerated hydrocarbon
liquid are basically similar to those for Petroleum liquids at ambient temperatures, there
are differentes caused by the low temperature and the physical properties of
refrigerated hydrocarbons. These include the following :
a) The liquid product is at or near a temperature at which bubbles of vapour are
first formed within the liquid (bubble Point). In a tank containing refrigerated liquid
there will always be a small inward flow of heat through the insulation, which will
Cause a continuous vaporization of the product. The vapour will contain a higher
concentration of more volatile constituents than the liquid. To avoid over-pressure,
this vapour is vented from the tank and tan be compressed, cooled and re-liquefied
for re-introduction into the tank.
b) When a liquid product is transferred from one tank to another, additional heat
inflow will occur in the Pipeline and also from work done by the pump, causing
additional evaporation in the receiving tank.
c) For custody transfers from a supply to a receiving tank, it is normal practice to
provide a vapour return line linking the tanks to avoid displacement of vapour to the
atmosphere. Build-up of pressure in the interlinked System is avoided by re-
liquefaction.
d) After a partial filling, stratification into different temperature and density layers
may occur in the liquid contents of a tank. Therefore, a number of temperature
measuring Points and a special sampling System may be necessary. If the filling
Operation is such as to ensure mixing, these needs may be reduced.
e) There is considerable evidente that large temperature gradients exist in the
vapour space of any tank containing a refrigerated hydrocarbon liquid. These
gradients may not be linear. Suitable compensation (physical or by calculation)
must be made if the reading of the level-measuring device is affected by differential
contraction of the level-Sensor Suspension.
f) Refrigerated hydrocarbon liquids have large temperature coeff icients of
volumetric expansion and approximate
values are given below:
- propane 0,20 %/“C
-
methane 0,35 %/OC.
lt is very strongly emphasised that errors in temperature measurement tan account for
the major part of the error in quantitative measurement and the greatest care is
therefore needed in the selection and use of temperature measuring equipment.
This International Standard is applicable to the measurement of refrigerated Iiquids
contained in land storage tanks and in ships’ tanks when the liquids are fully
refrigerated at a vapour pressure near to atmospheric pressure.
However, it is not intended that this International Standard be applied retroactively to
existing business contracts, nor should it be applied if it is in conflict with government
regulations.
iv
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ISO6578:1991 (E)
pa rcels of refrigerated
No recommendations are given for the measurement of small
liqu ids, which are directly weighed.
Calculation procedures for refrigerated hydrocarbon liquids consisting predominantly
of ethane or ethylene, or for partially refrigerated hydrocarbon liquids at pressures
substantially above atmospheric, are not included. Consideration should be given to
their inclusion in a subsequent revision, as and when more reliable data become
available.
In Order to implement the detailed recommendations given in this International
Standard, it is essential that Personne1 responsible for the measurement procedures
have the necessary experience and skill. At all times, scrupulous attention must be
given to detail.
NOTE - Use of units:
a) Temperature - Celsius temperature is used in connection with the measurement and
transport of refrigerated gases and has been used in general in this International Standard;
however, in some calculations the thermodynamic, i.e. kelvin, temperature scale must be
used. For accurate conversion, 273,15 K = 0 OC-should be used, but in the examples given
here 273 K = 0 OC is sufficiently accurate.
b) Pressure - The Pascal (Pa) is used as the unit of pressure in this Standard, but the bar is
given as an alternative unit. The bar may be substituted in calculations; the conversion
1 bar = 100 kPa should be used.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 6578 : 1991 (E)
Refrigerated hydrocarbon liquids - Static measurement -
Calculation procedure
1.4 If, for quantity calculations, the product density or the
1 Scope
calorific value is required, this shall be either determined
directly or calculated from the product composition analysis.
1.1 This International Standard specifies the calculations to
The procedures for these subsidiary calculations are given in
be made to adjust the volume of a refrigerated hydrocarbon
clauses 8 and 9. -
liquid, such as LPG or LNG, from the conditions at measure-
ment to the equivalent volume of liquid or vapour at a Standard
1.5 The mandatory basic data and Source references used in
temperature and pressure, or to the equivalent mass or energy
(calorific content). lt applies to quantities of refrigerated the calculation procedures are given in annexes A to F.
hydrocarbon liquids stored in or transferred to or from tanks
and measured under static storage conditions by tank gauges.
2 Normative references
1.2 Using these procedures, the final quantity shall be ex-
pressed in terms of the following :
The following Standards contain provisions which, through
reference in this text, constitute provisions of this International
a) mass (see the note);
Standard. At the time of publication, the editions indicated
b) energy (calorific content) ;
were valid. All Standards are subject to revision, and Parties to
agreements based on this International Standard are encouraged
c) equivalent volume of vapour under Standard con-
to investigate the possibility of applying the most recent editions
ditions.
of the Standards indicated below. Members of IEC and ISO
maintain registers of currently valid International Standards.
NOTE - The current practice for measurement of LPG is by apparent
mass in air.
ISO 91-1 : 1982, Petroleum measurement tables - Part 7 :
Tables based on reference temperatures of 15 OC and 60 O F.
The factors in table 1 may be used to convert mass into apparent mass
in air.
ISO 91-2 : 1991, Petroleum measurement tables - Part 2:
Tables based on reference temperatures of 20 OC.
Table 1
Density at 15 OC ISO 3993 : 1984, Liquefied Petroleum gas and light hydro-
Factor
carbons - Determination of density or relative density -
kg/m3
Pressure h ydrometer method.
500,o to 519,l 0,997 75
519,2 to 542,l 0,997 85
ISO 5024 : 1976, Petroleum liquids and gases - Measure-
542,2 to 567,3 0,997 95
Standard reference conditions.
ment -
567‘4 to 595,0 0,998 05
595,l to 625,5 0,998 15
625,6 to 659,3 0,998 25
3 Definitions and Symbols
3.1 Definitions
1.3 If it is required to express the volume of liquid at a stan-
dard temperature, the procedures and correlations to deter-
For the purposes of this International Standard, the following
mine such quantities are given in clause 4. The Standard
definitions shall apply. Definitions are given for those terms
reference temperature for Petroleum products is 15 OC (see
ISO 5024), but references are made to calculations involving which have particular relevante in calculation procedures used
for refrigerated hydrocarbon liquids. ‘1
other widely used reference temperatures, i.e. 20 OC.
1) An International Standard (ISO 4273) dealing with terms relating to Petroleum measurement is to be published.
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ISO6578 :1991 (E)
s i/i is the gross (superior) calorific value’ on a volume
3.1.1 refrigerated hydrocarbon liquids : Liquids composed H
predominantly of hydrocarbons, which are stored in a fully basis (ideal), in megajoules per cubic metre, of component i
refrigerated condition at pressures near atmospheric. (see annex D);
H is the gross (superior) calorific value on a volume
s,vol
3.1.2 liquefied natura1 gases (LNG): Liquids composed
basis, in megajoules per cubic metre, of the vapour at the
predominantly of methane.
appropriate Standard temperature and pressure;
m is the in kil ograms, of product transferred, i.e.
3.1.3 Iiquefied Petroleum gases (LPG) : Liquids composed mass,
predominantly of any of the following hydrocarbons or mix- liquid plus vapou
r;
tures thereof : propane, propene, butanes and butene.
is the mass, in kilograms, of liquid;
mliq
3.1.4 gross calorific value (specific energy) on mass
Mi is the molecular mass, in kilograms per kilomole, of
basis: The number of heat units generated when unit mass of
component i (see annexes E and GI;
a product in the vapour Phase at Standard temperature and
pressure is burned completely in dry air. The gaseous products
M is the relative molecu Ia r mass, in kilograms
of combustion are brought to the same Standard conditions of mix Per
kilomole, of the vapour mixture;
temperature and pressure but the water produced is condensed
to liquid in equilibrium with water vapour.
Ps is the Standard reference pressure, i.e. 101,325 kPa
(1,013 25 bar) ;
3.1.5 gross calorific value (specific energy) on volume
basis: The number of heat units generated when unit volume
P vap is the pressure, in kilopascals (bar& of the vapour in
of a product in the vapour Phase at Standard temperature and
the Container;
pressure is burned completely in dry air. The gaseous products
of combustion are brought to the same Standard conditions of
is the net in megajou les, transferred, on
temperature and pressure but the water produced is condensed Q enwy,
calorific
gross value ;
to liquid in equilibrium with water vapour.
in
Qliq is the energy (calorific) content, megajou les, of the
3.1.6 orthobaric density : The mass of the liquid occupying
liquid ;
unit volume at a given temperature, the liquid being in
equilibrium with its vapour.
is the temperature, in degrees Celsius, of the liquid;
3.1.7 densitometer : An instrument for measuring density. Ts is the Standard reference temperature, i.e. 15 K
28%
(15 OC);
3.1.8 volume basis (ideal) : A volume calculated on the
T vap is the temperature, in kelvins, of the vapour in the
basis that the vapour behaves like an ideal gas.
Container;
3.1.9 volume basis (real) : Volume calculated on the 4 is the molar volume, in cubic metres per kilomole, of
that the vapour behaves like a super-compressible gas. component i, as a liquid at temperature t OC;
bq is the volume, in cubic metres, of the liquid at
3.1.10 compressibility factor: The ratio of the real volume
temperature
t;
of a given mass of gas at a specified temperature and pressure
to its volume under the same conditions calculated from the
Vm is the ideal gaseous molar volume, in cubic metres per
ideal gas law.
kilomole, at Standard conditions of pressure and tempera-
ture :
3.2 Symbols i.e. 22,413 8 m3/kmol at Ps and 273,15 K (0 OC);
23,644 7 m3/kmol at Ps and T, ;
The following Symbols are defined here for use in this Inter-
national Standard, but additionally some Symbols are given a
V is the vapour volume, in cubic metres, in the con-
w
more restricted meaning when used in some equations. The
tainer ;
restricted meaning is then given after the equations.
Xi ; Xj
are the mole fractions of the components i and j,
H s,m,i is the gross (superior) calorific value on a mass
respectively ;
basis, in megajoules per kilogram, of component i (see
annex D);
~1 is the mole fraction of methane in the LNG;
H s,m is the gross (su perior) calorific value ona mass basis,
in megajoules per kilogram, of the liquid ; is the mole fraction of nitrogen in the LNG;
2
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ISO 6578 : 1991 (E)
Zi is the compressibility factor for component i at the re- 5 Mass
quired pressure and temperature ;
5.1 Mass of liquid Phase
z mix is the compressibility factor for the vapour mixture
under known conditions of temperature and pressure;
5.1.1 Calculate the mass of liquid (miiq), in kilograms, using
the equation
et is the density, in kilograms per cubic metre, of the liquid
at temperature t.
mliq = Viq Q
where hq and Q are for the same value of the temperature t.
Additional subscripts : F and I indicate, respectively, the final
and initial measurements or product properties in either of the
EXAMPL E
two Containers used for a transfer.
Measured volume of liquid LNG in a Container = 45 550 m3
NOTE - Other units may be used for the calculations in this Inter-
at a temperature of - 163,5 OC.
national Standard, provided that they are dimensionally consistent, but
vapour temperature and pressure should be expressed in absolute
Calculated density at - 163,5 OC = 468,3 kg/m3
units.
Mass of LNG (mliq) = 45 550 x 468,3 kg
= 21,33 x 106 kg or 2133 x i03 t
51.2 The density at a specified temperature shall be
4 Volume of LPG at Standard temperature
measured using either a pressure hydrometer (LPG) or a
suitable densitometer, or shall be calculated from a com-
The procedure for converting the volume of refrigerated LPG to
Position analysis (see clause 8)
its equivalent volume at a Standard temperature and cor-
responding equilibrium pressure includes the following
5.1.3 If the actual temperature t2 at which the density is
aspects :
measured does not differ by more than 5 OC from the
temperature tl of the main bulk of liquid in the Container, then
a) Very large factors may have to be applied for the correc-
the observed density may be corrected to the required bulk
tion of observed density to density at Standard temperature,
temperature by means of the equation
e.g. a correction for the effect of a temperature differente
of 60 OC may be necessary for refrigerated propane. Pro-
. . .
= IQ + Fl t2 - t,) (2)
et,1
vided that the LPG does not contain more than 20 % of un-
saturated hydrocarbons the correction tables referred to in
ISO 91 shall be used for volume corrections. However, the
tables for this density range are those retained from the 1952
are the densities at temperatures t, and t2
et,1 and et,2
edition of the API-ASTM-IP Petroleum Measurement
respectively ;
Tables (sec sub-clause 3.4 of ISO 91-1 : 1982). If the LPG
contains 20 % or more of unsaturated hydrocarbons, the
F is the density correction factor applicable to the par-
density shall be calculated using the method given in
ticular liquid. The units of F shall be compatible with the
clause 8.
units of Q, e.g. when Q is expressed in kilograms per cubic
metre, F is expressed in kg/(m3moC).
b) The equivalent liquid content in the vapour space of a
Container holding refrigerated LPG is significantly less than
F
Product
if the tank and contents are at ambient temperature. There-
kg/(m3- OC)
fore, any error in accounting for the equivalent liquid con-
LNG [ >80 % (mlm) methanel
114
tent in the vapour space will be of lesser significance.
Liquid propanes [ >60 % (mlm) propane]
12
Liquid butanes [ >60 % (mlm) butane]
111
NOTES
EXAMPL E
The following examples illustrate the magnitud e of errors that tan
tables referred to in IS 0 91.
be introduced by using the
The density of the LNG is 464,8 kg/m3 at t2 = - 161,O OC.
or propene: the maximum error will be approxi-
a) Pure butene
What is the density of the LNG at - 163,5 OC ?
mately 2 % for a correction from -6OOCto +20°C;
of unsaturated
b) Mixtures containing Iroximately 20 %
aPP Substituting into equation (2) gives
hydrocarbons a typical error will be approxima tely 0,l % for a
temperature differente of 20 OC.
= 464,8 + 1,4[-161,0 - (-163,5)]
et,1
= 464,8 + 3,5
2 A condition in which a liquid has a vapour pressure significantly
=
higher than atmospheric pressure at a Standard temperature of 15 OC
468,3 kg/m3
(or 20 OC or 60 OF) tan only be considered as a pseudo-condition, and
the volume of the liquid in this condition may be used only when con-
5.1.4 The density of refrigerated LPG may be determined at
venient in a procedure for obtaining the density at refrigerated
the Standard temperature of 15 OC (or 20 OC or 60 OF) by use of
temperatures by means of pressure hydrometer measurement at am-
bient conditions (see ISO 3993). the pressure hydrometer method (see ISO 3993).
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ISO 6578 : 1991 (E)
The liquid sample drawn into a suitable Container is allowed to values may be used for the temperature and pressure of the vapour
Pvap) and for the molecular mass and compressibility
approach ambient temperature under pressure, without loss of wate ( Tvap ,
factor of the vapour mixture (Mmix, Zmix).
vapour, before it is introduced into the hydrometer cylinder.
.
3 For measurements in a receiving Container, equation (3a) is strictly
valid only if the temperature of the incoming liquid is the same as that
52 . Correction for vapour Phase
already contained in the tank. The error involved in this assumption is
ata maximum when equal volumes of liquid are involved and is then of
the Order of 0,004 % per kelvin for LNG.
5.2.1 When a quantity of refrigerated hydrocarbon liquid is
transferred, it will be necessary to make a correction for the
mass of vapour occupying the volume into which, or from
EXAMPLE 7
which, the liquid is transferred.
LNG transfer from a Container
Assuming that all measurements have been made under liquid
equlibrium conditions, the following equation tan be applied to
Volume of liquid LNG transferred at
measurements made in either the delivery or the receiving con-
temperature t = 45550 m3
tainer.
Measured temperature of liquid, t = - 163,5 OC
Mass transferred = Final mass - Initial mass
Liquid density at - 163,5 OC = 468,3 kg/m3
!
q Pvap F Mmix F Average temperature of vapour after
--L-x- -
:. m = -X
F/iiq,F@F + F/vap,F x
=
transfer -118 OC = 155 K
T
ps vmzmix I F 1
w, F
= 110 kPa
Pressure of vapour after transfer
T, Pvap 1 Mmix 1
--LX-
-X
- bqI@I+bapIx lt may be assumed that the molecu-
I I
T
ps vmzmix 1
[ I
vap,I
1 lar mass of the vapour mixture is
that of pure methane (obtained
. . . (3)
from annex B) = 16,042 6 kglmol
where hq and Q are at the storage temperature t.
The compressibility factor for the vapour tan be taken as unity,
If it is impractical to measure the density of the liquid contents
with a resultant error of less than 0,05 %.
of a tank, @F and eI cannot be determined. By using the
measured density of the liquid being transferred, however, the
simplified equation (3a) tan be employed to calculate the mass
of product transferred.
16,042 6
288 110
- -
-
- 45 550 x 155 x 101,3 x 23,644 7
q Pvap F Mmix F
m= F/liq X - - P
V/iq@ -
= 21 331 065 - 62 355
T x Ps’ ’ vmzmix F
w, F I
= 21 269 x 103 kg or 21 269 t
. . .
(3a)
EXAMPL E 2
- b (i.e. the volume of liquid transferred);
bq = b
LPG transfer from a Container
is the average density of the liquid which is transferred.
e
LPG tra nsf erred from a Container
Calculate the mass of
the following conditio ns:
For a receiving tank which does not already contain hydro-
carbon liquid or vapour, equation (3) becomes
Initial Final
Volume of liquid in Container
Ts Pvap Mmix
m=
vvap,F X - X - X -
bq,F@ +
at 15 OC (m3)
45 550 850
T
pS vmZmix
vw
Liquid density at 15 OC (kg/m3) 507 507
. . . (3b)
Vapour space in Container (m3) 950 40 000
Temperature of vapour
If the vapour space is negligibly small in comparison with the liquid
in Container (K) 233 250
volume or the liquid volume is negligibly small in comparison with the
vapour space in the initial or final condition in the tanks, the simplified
Pressure in Container vapour
equation (3a) may be used in practice.
space (bar) 1,08 1,12
2 Because the mass of vapour is small compared with the mass of
lt may be assumed that the molecular mass of the vapour mix-
liquid transferred, the accurate knowledge of vapour composition and
the use of a compressibility factor ture is the same as that of the liquid and that the compressibility
are not essential and the ideal
gaseous molar volume may be used without correction, and typical
factor is unity, i.e. Mmix = 44,153 kg/kmol
4
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ISO6578:1991 (E)
If it is impractical to measure the density of the liquid contents
Substituting into equation (3) gives:
of a tank, @F and eI cannot be determined. By using the
measured density of the liquid being transferred, however, the
simplified equation (5a) may be employed to calculate the net
energy delivered or received.
44,153
-
x 23,644 7
Ts pvap
x T x - x Hs,,,,
Q = YiqeH,,m -
8
w
- (850 x 507) +
288 1,12 44,153
+ ( 4oooox-x- ’ -
250 1,013 23,644 7 - yiq I (i.e. the volume of liquid transferred);
hq = bq, F
I
850 + 2 338) - (430 950 + 95 137) is the average density of the liquid which is transferred.
= (23 093
= 22 570 x 103 kg or 22 570 tonnes For a receiving tank which does no t already hydro-
carbon liquid or vapour, equ ation (5) becomes
52.2 Similarly, if the energy measurements are required for
T, Pvap
stock purposes, take into consideration the liquid equivalent of
Q = hq QH,,m + X - X - X Hs,vol
T
the vapour in the total ullage space.
8
vap
. . .
(5b)
6 Energy content (calorific content)
NOTE - See 5.2. 1, notes 1, 2 and 3, but for “equation (3a)” read
“equation (5a)“.
6.1 Calculate energy content of the liquid using the
equation
EXAMPLE 7
. . .
(4)
Qliq = mliqHs in
I
LNG transfer from a Container
Volume of liquid LNG transferred at
6.2 When a quantity of refrigerated hydrocarbon liquid is
temperature t = 45 550 m3
transferred, it will be necessary to make a correction for the
calorific content of the vapour occupying the volume into
=
Liquid temperature, t - 163,5 OC
which, or from which, the liquid is transferred.
Liquid density at - 163,5 OC = 468,3 kg/m3
Assuming that all measurements have been made under liquid
the following equation applies to
equilibrium conditions,
Average temperature of vapour after
measurements made in either the delivery or the receiving con-
=
transfer -118OC = 155K
tainer.
Pressure of vapour after transfer = 110 kPa
Energy delivered = Final energy content - Initial energy
content
Gross calorific value on mass basis
of the liquid using example 1 given
.
=
. .
Q bq,FQFHs m F + in 9.2, i.e. Hs M = 54,216 MJ/kg
I ,
t
P
Ts
w, F
lt may be assumed that the gross
-X
+ Kap F x
I -xHsvolF -
T calorific value on volume basis for
Ps ”
van F
1
the vapour mixture is that for pure
methane at 101,325 kPa and 15 OC
- bq,IQIHs m 1 +
r I
(sec annex D) = 37,696 MJ/m3
I
P
T,
vw,I
-X
+ Cap 1 x T - x Ws vol 1
I The compressibility factor for the vapour is
assumed to be
Ps ”
1 vap, 1
unity, and the resultant error will be less than 0,005 %.
1
. . .
(5)
Q = (45 550 x 468,3 x 54,216) -
110
37,696
- x
M-
101,3
--!!!!- x Hsm = the gross calorific value on
H
s,vol =
GAnix ’
= (1 156,848 x IO01 - 3,46 x IO61
volume basis, in megajoules per cubic metre, of the vapour
Q = 1 153,0 x 106 MJ
at the appropriate Standard temperature and pressure.
---------------------- Page: 11 ----------------------
ISO 6578 : 1991 (E)
EXAMPL E 2 7.2 The compressibility factor which is commonly used to
calculate the volume of a vapour mixture at Standard conditions
LPG transfer from a Container
is given by the equation
.
Calculate the calorific content of the LPG transferred from a
z 1 - [C Xi(l - .i,“*]* . . .
mix =
Container under the following conditions :
Values of Zi, as weil as those of the molecular mass Mi and the
Final
Initial
expression (1 - Zi)“* for the various components, are given
Volume of liquid in Container
in annex E.
at 15 OC (m3) 45 550 850
507
Liquid density at 15 OC (kg/m3) 507
EXAMPLE I
Vapour space in Container (m3) 950 40 000
Calculate the compressibility factor at Standard atmospheric
Temperature of vapour in Container (K) 250
233
pressure and 15 OC for a vapour having the following com-
Position :
Pressure in Container vapour space (bar) 1,08 1,12
Gross calorific value on mass basis for the liquid, using
90,O % (mol/mol)
CH4
example 2 given in 9.2, i.e. Hs,, = 50,384 MJ/kg.
4,9 % (mol/mol)
C2H6
2,9 % (mol/mol)
C3H8
lt may be assumed that the gross calorific value on volume
n-C4H4 1,3 % (mol/mol)
basis for the vapour mixture is that for pure propane at
1,013 25 bar and 15 OC (see annex D), i.e. i-C4H 1o
0,4 % (mol/mol)
H = 93,973 MJ/m?
s,vol 0,l % (mol/mol)
"-C5H12
0,4 % (mol/mol)
N2
Substituting into equation (5) gives:
Table 2
(45 550 x 507 x 50,384) +
Q
1
L
288
Com-
...
NORME
ISO
INTERNATIONALE
6578
Première édition
1991-12-01
Hydrocarbures liquides réfrigérés - Mesurage
statique - Procédure de calcul .
Re frigera ted h ydrocarbon liquids - S ta tic measuremen t - Calcula tion procedure
Numéro de référence
ISO 6578 : 1991 (F)
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ISO 6578 : 1991 (F)
Sommaire
Page
Domaine d’application .
Références normatives. .
Définitions et symboles .
Volume de GPL à température normale .
Masse .
...............................
Contenu énergétique (contenu calorifique)
Conversion réciproque de la masse de liquide et du volume de vapeur
dans des conditions normales .
.......................
Masse volumique du liquide d’après sa composition
.......................
Valeur calorifique du liquide d’après sa composition
Annexes
Constantes pour le calcul de la masse volumique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
11
Volumes molaires orthobariques des différents composants d’un GNL . . . . . . .
Corrections tenant compte de la diminution de volume des mélanges de GNL 12
Valeurs calorifiques supérieures des différents composants. . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Masses moléculaires relatives et facteurs de compressibilité des différents
composants. 15
Noms chimiques des formules utilisées dans le texte. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Equation de substitution permettant de calculer le volume molaire
17
et la masse volumique saturée des mélanges de GPL. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Température critique, facteur acentrique et volume caractéristique
des composants utilisés dans les éauations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
0 ISO 1991
Droits de reproduction réservés. Aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni
utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie et les microfilms, sans l’accord écrit de l’éditeur.
Organisation internationale de normalisation
Case postale 56 l CH-1211 Genève 20 l Suisse
Imprimé en Suisse
ii
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ISO 6578 : 1991 (F)
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale
d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de I’ISO). L’élaboration
des Normes internationales est en général confiée aux comités techniques de I’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 I’ISO participent également aux travaux. L’ISO col-
labore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis
aux comités membres pour vote. Leur publication comme Normes internationales
requiert l’approbation de 75 % au moins des comités membres votants.
La Norme internationale ISO 6578 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 28,
Produits pétroliers et lubriflan ts.
Les annexes A à H font partie intégrante de la présente Norme internationale.
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ISO 6578 : 1991(F)
Introduction
Le stockage et le transport de grandes quantités d’hydrocarbures liquides réfrigérés
[par exemple, gaz naturels liquéfiés (GNL) et gaz de pétrole liquéfiés (GPLH est mainte-
nant pratique courante. Les normes existantes pour le mesurage des produits pétroliers
ne sont pas applicables, ou dans certains cas, ne sont pas appropriées à ces produits à
basse température; de ce fait, pour ces produits, ces normes doivent être remplacées
ou modifiées par les procédures décrites dans la présente Norme internationale.
Un mesurage précis est essentiel lors de la vente, de l’achat et de la manipulation des
hydrocarbures liquides réfrigérés. Les accords de transfert de propriété exigent la nor-
malisation des procédures de mesurage statique, et il est recommandé que les quan-
tités soient exprimées en unités de masse ou d’énergie. II est reconnu que d’autres
unités sont couramment utilisées pour les transferts de GPL, mais celles-ci sont exclues
de la présente Norme internationale.
Bien que les principes permettant de calculer la quantité d’hydrocarbures réfrigérés
liquides statiques soient essentiellement similaires à ceux applicables aux liquides
pétroliers à température ambiante, il existe des différences dues à la basse température
et à d’autres propriétés physiques des hydrocarbures réfrigérés. II s’agit, entre autres,
des différences suivantes :
a) Le produit liquide est à une température, ou presque, à laquelle des bulles de
vapeur se forment tout d’abord dans le liquide (point d’ébullition). Dans un réser-
voir contenant un liquide réfrigéré, il y aura toujours une faible arrivée de chaleur
traversant l’isolation qui causera une vaporisation permanente du produit. Cette
vapeur aura une plus forte concentration en produits plus volatils que le liquide.
Pour éviter toute surpression, cette vapeur est ventilée hors du réservoir et peut être
comprimée, refroidie et reliquéfiée pour être ensuite réintroduite dans le réservoir.
b) Lorsqu’un produit liquide est transféré d’un réservoir à un autre, il se produit
une arrivée de chaleur supplémentaire dans le pipeline, due également au fonction-
nement de la pompe qui provoque un surcroît d’évaporation dans le réservoir de
recette.
c) Pour les transferts de propriété entre l’approvisionnement et un réservoir de
recette, il est courant de prévoir un circuit de retour de la vapeur entre les réservoirs
afin déviter tout transfert de vapeur dans l’atmosphère. La reliquéfaction permet
d’éviter toute surpression dans le système interconnecté.
d) Après un remplissage partiel, il peut se produire une stratification entre les
couches de différentes températures et de différentes masses volumiques des con-
tenus liquides dans un réservoir. De ce fait, il peut être nécessaire de recourir à un
certain nombre de points de mesurage de la température et à un système d’échantil-
lonnage spécial. Si l’opération de remplissage est telle qu’elle assure un mélange,
ces mesures sont moins nécessaires.
e) II est largement prouvé qu’il existe d’importants gradients de température dans
l’espace de vapeur de tout réservoir contenant un hydrocarbure liquide réfrigéré.
Ces gradients peuvent ne pas être linéaires. Une compensation appropriée (phy-
sique ou calculée) doit être effectuée si la lecture du dispositif de mesurage du
niveau est affectée par le retrait différentiel de la suspension du capteur de niveau.
f) Les hydrocarbures liquides réfrigérés ont d’importants coefficients de tempéra-
ture de dilatation volumétrique et des valeurs approximatives sont données ci-
dessous :
- propane
0,20 %/OC
-
méthane
0,35 %/OC.
II convient d’insister particulièrement sur le fait que les erreurs de mesurage de
température peuvent représenter l’essentiel de l’erreur du mesurage quantitatif, et que
le plus grand soin doit présider au choix et à l’utilisation du matériel de mesurage de la
température.
iv
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ISO 6578 : 1991 (F)
La présente Norme internationale est applicable au mesurage des liquides réfrigérés
contenus dans des réservoirs de stockage à terre et dans des citernes de navires lors-
que les liquides sont complètement réfrigérés à une pression de vapeur proche de la
pression atmosphérique.
Toutefois, il n’est pas prévu que la présente Norme internationale s’applique rétroac-
tivement aux contrats commerciaux existants, ni qu’elle s’applique si elle entre en con-
flit avec des réglementations gouvernementales.
Aucune recomma ndation n’est donnée pour le mesurage de petites quantités de
liquides réf rigérés qui sont pesées directement
Les procédures de calcul pour les hydrocarbures liquides réfrigérés composés essen-
tiellement d’éthane, d’éthylène, ou pour les hydrocarbures liquides partiellement
réfrigérés à des pressions considérablement supérieures à la pression atmosphérique,
ne sont pas incluses. II conviendra de penser à les introduire dans une révision
ultérieure lorsque des données plus fiables seront disponibles.
Afin de mettre en œuvre les recommandations détaillées données dans la présente
Norme internationale, il est essentiel que le personnel responsable des procédures de
mesurage possède l’expérience et la compétence requises. A tout moment, la plus
grande attention devra être accordée à chaque détail.
NOTE - Utilisation des unités :
a) Température - La température en Celsius est utilisée en ce qui concerne le mesurage et
le transport des gaz réfrigérés et c’est celle qui a été utilisée dans la présente Norme interna-
tionale ; cependant, dans certains calculs, la température thermodynamique, c’est-à-dire en
kelvins, doit être utilisée. Pour une conversion précise, il convient d’appliquer la formule
273,15 K = 0 OC, mais dans les exemples donnés ici, la conversion 273 K = 0 OC est suf-
fisamment précise.
b) Pression - Le pascal est l’unité de pression utilisée dans la présente Norme interna-
tionale mais le bar est également donné comme unité de substitution. Le bar peut être
employé dans les calculs ; la conversion à utiliser est 1 bar = 100 kPa.
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Page blanche
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~-
ISO 6578: 1991 (F)
NORME INTERNATIONALE
Hydrocarbures liquides réfrigérés - Mesurage statique -
Procédure de calcul
1.4 Si la masse volumique du produit ou sa valeur calorifique
1 Domaine d’application
sont nécessaires pour les calculs des quantités, ils doivent être
déterminés directement ou ils peuvent être calculés à partir de
1 .l La présente Norme internationale prescrit les calculs
l’analyse de la composition du produit. Les procédures pour ces
devant être effectués pour ajuster le volume d’un hydrocarbure
autres calculs sont données dans les articles 8 et 9.
liquide réfrigéré, tel que GPL et GNL, dans les conditions de
mesurage à un volume de liquide ou de vapeur d’énergie équi-
1.5 Les données de base obligatoires et les références utili-
valant à une température et une pression normales, ou à la
sées dans les procédures de calcul sont données dans les
masse ou à l’énergie équivalente (contenu calorifique).
annexes A à F.
1.2 Lors de l’application de ces procédures, la quantité finale
2 Références normatives
doit être exprimée en termes de
Les normes suivantes contiennent des dispositions qui, par
a) masse (voir la note);
suite de la référence qui en est faite, constituent des disposi-
tions valables pour la présente Norme internationale. Au
b) énergie (contenu calorifique) ;
moment de la publication, les éditions indiquées étaient en
vigueur. Toute norme est sujette à révision et les parties pre-
c) volume équivalent de vapeur dans des conditions
nantes des accords fondés sur la présente Norme internationale
normales.
sont invitées à rechercher la possibilité d’appliquer les éditions
les plus récentes des normes indiquées ci-après. Les membres
NOTE - La pratique courante de mesurage des gaz de pétrole liquéfiés
de la CEI et de I’ISO possèdent le registre des Normes interna-
(GPL) consiste à mesurer la masse apparente dans l’air.
tionales en vigueur à un moment donné.
Les facteurs donnés dans le tableau 1 peuvent être utilisés pour con-
I SO 91-l : 1982, Tables de mesure du pétrole - Partie 1: Tables
vertir la masse en masse apparente dans l’air.
basées sur les températures de référence de 15 OC et 60 OF.
Tableau 1
ISO 91-2 : 1991, Tables de mesure du pétrole - Partie 2:
Tables basées sur les températures de référence de 20 OC .
Masse volumique à 15 OC
Facteur
kg/m3
ISO 3993 : 1984, Gaz de pétrole liquéfiés et hydrocarbures
Détermination de la masse volumique ou de la densité
légers -
500,o à 519,l 0,997 75
relative - Méthode de l’aréomè tre sous pression.
519,2 à 542,l
0,997 85
542,2 à 567,3 0,997 95
ISO 5024 : 1976, Produits pétroliers liquides et gazeux -
567,4
à 595,0 0,998 05
Mesurage - Conditions normales de référence.
595,l à 625,5 0,998
15
625,6 à 659,3 0,998 25
3 Définitions et symboles
1.3 S’il est nécessaire d’exprimer le volume de liquide à une
3.1 Définitions
température normalisée, les procédures et corrélations permet-
Pour les besoins de la présente Norme internationale, les défini-
tant de déterminer ces quantités sont données à l’article 4. La
tions suivantes s’appliquent. Ces définitions sont données pour
température normale de référence pour les produits pétroliers
les termes particulièrement importants entrant dans les pro-
est 15 OC (ISO 5024), mais il est fait référence à des calculs utili-
cédures de calcul appliquées aux hydrocarbures liquides
sant d’autres températures de référence couramment utilisées,
réf rigérés. l)
à savoir 20 OC.
1) Une Norme internationale (ISO 4273) sur les termes relatifs au mesurage du pétrole est actuellement en préparation.
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 6578 : 1991 (FI
H s,m est la valeur du pouvoir calor ifique supérieur, en
3.1.1 hydrocarbures liquides réfrigérés : Liquides compo-
la masse du liquide;
sés essentiellement d’hydrocarbures, stockés dans des condi- mégajoules par kilogramme, rapporté à
tions de réfrigération totale à des pressions proches de la pres-
sion atmosphérique. H s,v,i est la valeur du pouvoir calorifique supérieur, en
mégajoules par mètre cube, rapporté au volume (idéal) de
l’élément i, de l’annexe D;
3.1.2 gaz naturels liquides (GNL): Liquides composés
essentiellement de méthane.
H s,vol est la valeur du pouvoir calorifique supérieur, en
magajoules par mètre cube, rapporté au volume de la
3.1.3 gaz de pétrole liquéfié (GPL) : Liquides composés
vapeur à la température et à la pression normales appro-
essentiellement des hydrocarbures suivants ou d’un mélange
priées ;
de ces hydrocarbures: propane, propène, butanes et butène.
m est I a masse, en kilogrammes, du produit transféré, à
savoir le liquide plus
la vapeur ;
3.1.4 pouvoir calorifique supérieur (énergie spécifique)
rapporté à la masse: Nombre d’unités de chaleur générées
est la masse, en kilogrammes, du liquide;
Tiq
lorsqu’une unité de masse d’un produit en phase vapeur à une
température et une pression normales brûle complètement
est la masse moléculaire, en kilogrammes par kilomole,
Mi
dans l’air sec. Les produits de combustion gazeux sont amenés
de l’élément i (voir annexes E et G);
aux mêmes conditions normales de température et de pression,
mais l’eau produite est condensée sous forme de liquide en
M est la masse moléculaire, en kilogrammes par kilo-
mix
équilibre avec la vapeur d’eau.
mole, du mélange de vapeur;
3.1.5 pouvoir calorifique supérieur (énergie spécifique)
PS est la pression normale de référence, à savoir
rapporté au volume: Nombre d’unités générées lorsqu’une
101,325 kPa (1,013 25 bar) ;
unité de volume d’un produit en phase vapeur à la température
et à la pression normales brûle complètement dans l’air sec. Les
P
est la pressio n, en kilopascals (bars), de la vapeur
“aP
produits de combustion gazeux sont ramenés aux mêmes con-
dans le réservoir;
ditions normales de température et de pression, mais l’eau pro-
duite est condensée sous forme de liquide en équilibre avec la
Q est l’énergie nette, en mégajoules, transférée sur
vapeur d’eau.
la valeur calorifique su
périeure ;
le contenu méga-
énergétique (calorifique), en
3.1.6 masse volumique orthobarique : Masse du liquide Qliq est
joules, du liquide ;
occupant une unité de volume à une température donnée, le
liquide étant en équilibre avec sa phase vapeur.
t est la température, en degrés Celsius, du liquide;
3.1.7 densitomètre : Instrument servant à mesurer la masse
Ts est la température normale de référence, à savoir
volumique.
288,15 K (15 OC);
3.1.8 base de volume (idéale): Volume calculé sur la base
T la température, en kelvins, de la vapeur dans le
vap est
selon laquelle la vapeur se comporte comme un gaz idéal. réservoir;
5 est le volume molaire, en mètres cubes par kilomole, de
3.1.9 base de volume (réelle): Volume calculé sur la base
l’élément i, sous forme de liq uide à la tempéra ture t OC
selon laquelle la vapeur se comporte comme un gaz très com-
pressible.
hq est le volume, en mètres cubes, du liquid e à sa tempé-
rature t;
3.1.10 facteur de compressibilité: Rapport entre le volume
réel d’une masse de gaz donnée à une température et à une
f(m est le volume molaire gazeux idéal, en mètres cubes
pression spécifiées et le même volume dans les mêmes condi-
par kilomole, dans des conditions normales de température
tions calculé à partir de la loi du gaz idéal.
et de pression:
22,413 8 m3/kmol à PS et 273,15 K (0 OC);
3.2 Symboles 23,644 7 m3/kmol à PS et T, ;
Les symboles suivants sont définis en fonction de leur utilisa-
V le volume de vapeur, en mètres cubes, dans le
vap est
tion dans la présente Norme internationale, cependant certains
réservoir ;
symboles ont des acceptions plus restreintes lorsqu’ils sont uti-
lisés dans certaines équations. L’acception restreinte est alors X* ’ Xj sont les fractions molaires des éléments i et j, res-
donnée à la suite de ces équations. pectivement
H
est la valeur du pouvoir calorifique supérieur, en est la fraction molaire du méthane dans le GNL;
s,m,i
mégajoules par kilogramme, rapporté à la masse d’un élé-
ment i, de l’annexe D;
x2 est la fraction molaire de l’azote dans le GNL;
2
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ISO 6578 : 1991 (F)
l’élément i à la tem-
Zi est le facteur de compressibilité de 5 Masse
pérature et à la pression requises;
5.1 Masse de la phase liquide
z mix est le facteur de compressibilité du mélange de
vapeur dans des conditions connues de température et de
5.1.1 Calculer la masse 1, en kilogrammes, du liquide (mliq) en
pression ;
utilisan t l’équation
kilogram mes par mètre
et est la masse volumique, en
. . .
(1)
= Yiq Q
mliq
cube, du liquide à la température t
ou viq et e sont donnés pour la même valeur à la température t.
Autres indices : F et I indiquent respectivement les mesurages
ou propriétés du produit final et initial dans l’un ou l’autre des
EXEMPLE
réservoirs utilisés pour u n transfert.
Volume mesuré de GNL liquide dans un réservoir
NOTE - D’autres unités peuvent être utilisées dans les calculs de la
= 45 550 m3 à une température de - 163,5 OC
présente Norme internationale dans la mesure où leurs grandeurs res-
Masse volumique calculée à - 163,5 OC = 468,3 kg/m3
tent cohérentes, mais la température et la pression de la vapeur
devraient être exprimées en unités absolues. Masse de GNL (mliq) = 45 550 x 468,3 kg
= 21,33 x 106 kg ou 21,33 x 103 t
4 Volume de GPL à température normale
5.1.2 La masse volumique à une température spécifiée doit
être mesurée en utilisant un aréomètre sous pression (GPL), un
La procédure permettant de convertir le volume d’un GPL réfri-
densitomètre approprié, ou doit être calculée à partir d’une
géré en son volume équivalent à une température normale et à
analyse de composition (voir chapitre 8).
la pression d’équilibre correspondante comporte les aspects
suivants :
5.1.3 Si la température réelle t2 à laquelle est mesurée la
masse volumique ne diffère pas de plus de 5 OC par rapport à la
a) De très importants facteurs peuvent être appliqués pour
corriger la masse volumique observée en masse volumique à température t, du volume global de liquide contenu dans le
réservoir, la masse volumique observée peut alors être corrigée
température normale, par exemple, une correction tenant
compte de l’effet d’une différence de température de 60 OC pour tenir compte de la température requise pour le volume en
peut être nécessaire pour le propane réfrigéré. Dans la appliquant l’équation
mesure où le GPL ne contient pas plus de 20 % d’hydrocar-
= et,2 + Ht2 - tl) . . .
bures insaturés, les tables de correction mentionnées dans (2)
et,1
I’ISO 91 doivent être utilisées pour les corrections de
où
volume. Toutefois, les tables correspondant à cette gamme
de masses volumiques sont celles provenant de l’édition de
1 et et 2 sont les masses volumiques aux températures t,
Qc
1952 des Tables de mesure du pétrole API-ASTM-IP
et
t2 respectivement;
(voir 3.4 de I’ISO 91-1 : 1982). Si le GPL contient 20 % ou
plus d’hydrocarbures insaturés, la masse volumique doit
F est le facteur de correction de masse volumique appro-
être calculée en appliquant la méthode donnée au
prié applicable au liquide donné. Les unités de F doivent
chapitre 8.
être compatibles avec les unités de e, par exemple lorsque e
est exprimée en kilogrammes par mètre cube, F est exprimé
b) La teneur équivalente en liquide dans l’espace de
en kilogrammes par mètre cube degré Celsius.
vapeur d’un réservoir contenant un GPL réfrigéré est beau-
coup moins importante que si le réservoir et son contenu
l7
Produit
sont à température ambiante. De ce fait, toute erreur dans la
kg/(m3m “C)
prise en compte de la teneur équivalente en liquide dans
GNL [ >80 % (mlm) méthane]
L4
l’espace de vapeur aura moins d’importance.
Propanes liquides [ >60 % (mlm) propane]
12
Butanes liquides [ > 60 % (mlm) butane1
Ll
NOTES
1 Les exemples suivants illustrent la grandeur des erreurs qui peuvent
EXEMPLE
être introduites lors de l’utilisation des tables mentionnées dans
Lamassevolumiquedu GNLest464,8kg/m3à t2 = - 161,OOC.
I’ISO 91 :
Quelle est la masse volumique du GNL à - 163,5 OC ?
a) butène et propène pu rs : I’erreu r maximale sera d’environ 2%
pour une correction de - 60 OCà + 20 OC;
En remplacant dans l’équation (2)
,
b) mélanges contenant environ 20 % d’hydrocarbures insaturés :
l’erreur typique sera d’environ 0,l % pour une différence de tempé-
rature de 20 OC.
et,1
= 464,8 + 1,4[ - 161,O - ( - 163,5)]
2 Le volume d’un liquide dont la pression de vapeur est beaucoup
= 464,8 + 3,5
plus élevée que la pression atmosphérique à une température normale
= 468,3 kg/m3
de 15 OC (ou 20 OC ou 60 OF) peut être considérée uniquement comme
une pseudo condition qu’il n’est pratique d’utiliser que dans une procé-
5.1.4 La masse volumique du GPL réfrigéré peut être détermi-
dure permettant d’obtenir la masse volumique à des températures de
née à la température normale de 15 OC (ou 20 OC ou 60 OF) en
réfrigération à l’aide d’un aréomètre sous pression dans des conditions
utilisant un aréomètre sous pression (voir ISO 3993).
ambiantes (voir ISO 3993).
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO 6578 : 1991 (F)
On laisse l’échantillon de liquide transféré dans un réservoir valeurs typiques peuvent être utilisées pour la température et la pres-
sion dans l’espace de vapeur (Tvap, pvap) ainsi que pour la masse molé-
adéquat approcher la température ambiante sous pression,
culaire et le facteur de compressibilité du mélange de vapeur
sans perte de vapeur, avant de l’introduire dans le cylindre de
.
I”mix, Zmix).
l’a réomètre.
3 Pour les mesurages dans le réservoir de recette, l’équation (3a) est
5.2 Correction pour la phase vapeur
uniquement valable si la température du liquide arrivant est la même
que celle du liquide déjà contenu dans le réservoir. L’erreur liée à cette
supposition est maximale lorsque des volumes égaux de liquide sont en
5.2.1 Lorsqu’une quantité d’hydrocarbure liquide réfrigéré est
cause et est de l’ordre de 0,004 % par kelvin pour du GNL.
transférée, il est nécessaire d’effectuer une correction pour
tenir compte de la masse de vapeur occupant le volume dans
EXEMPLE 1
lequel, ou à partir duquel, le liquide est transféré.
Transfert de GNL à partir d’un réservoir
En supposant que tous les mesurages ont été faits dans des
conditions d’équilibre du liquide, l’équation suivante peut être
Volume de GNL liquide transféré à la
appliquée aux mesurages effectués dans le réservoir d’approvi-
température t = 45550 m3
sionnement ou dans le réservoir de recette.
Température mesurée du liquide, t = - 163,5 OC
Masse transférée = masse finale - masse initiale
Masse volumique du liquide à
- 163,5 OC = 468,3 kg/m3
q Pvap F Mmix F
Lx- -
:. m =
hq,F@F + bap,F x -
I
* ’ ps vmzmix F
w, F I Température moyenne de la vapeur
1
=
après le transfert -118OC = 155K
Ts Pvap 1 Mmix 1
LX-
-X
bq 1 @I + Vvap 1 x
, I Pression de la vapeur après le
T
ps
I vmzmix 1 1
w,I ,
transfert = 110 kPa
. . . (3)
Il peut être supposé que la masse
moléculaire du mélange de vapeur
où hq et Q sont mesurés à la température de stockage, t.
est celle du méthane pur (obtenue
à partie de l’annexe B) = 16,042 6 kg/mol
S’il n’est pas possible de mesurer la masse volumique du
contenu liquide d’un réservoir, & et eI ne peuvent pas être
Le facteur de compressibilité pour la vapeur peut être pris
déterminés. En utilisant la masse volumique mesurée du liquide
comme unité avec une erreur résultante inférieure à 0,05 %.
transféré, l’équation simplifiée (3a) doit être appliquée pour
calculer la masse du produit transféré.
m= 1 (45 550 x 468,3) -
q Pvap F Mmix F
X-
m= -X- 288 110 16,042 6
hqQ -
- - -
T
ps’ vmzm[x F
w, F I
101,3 23,644 7
155
- ( 45 550 x x ’ )l
. . . (3a)
= 21 331 065 - 62 355
où
= 21 269 x 103 kg ou 21 269 t
- 5 (c’est-à-dire le volume de liquide transféré) ;
hq = b
EXEMPLE 2
Q est la masse volumique moyenne du liquide transféré.
Transfert de GPL à partir d’un réservoir
Pour un réservoir de recette qui ne contient pas déjà d’hydro-
Calculer la masse de GPL transféré à partir d’un réservoir
carbure liquide ou de vapeur, l’équation (3) devient
aux conditions suivantes :
T, Pvap Mmix
m=
X - X - X -
hq,F@ +
Initiale Finale
T
pS vmZmix
w
Volume du liquide dans le
. . .
(3b)
réservoir à 15 OC (m3) 45550 850
NOTES
Masse volumique du liquide
à 15 OC (kg/m3)
1 Si l’espace de vapeur peut être négligé par rapport au volume de 507 507
liquide ou si le volume de liquide peut être négligé par rapport à
Espace de vapeur contenu
l’espace de vapeur dans les conditions initiales ou finales, dans les
dans le réservoir (m3) 950 40000
réservoirs, l’équation simplifiée (3a) peut être utilisée dans la pratique.
La masse de vapeur étant faible par rapport à la masse de liquide
2
Température de la vapeur
transférée, la connaissance exacte de la composition de la vapeur et
dans le réservoir (K) 233 250
l’utilisation du facteur de compressibilité ne sont pas essentielles ; le
volume molaire gazeux idéal peut être utilisé sans correction et des
Pression de la vapeur (bar) 1,08 1,12
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ISO 6578 : 1991 (F)
S’il n’est pas possible de mesurer la masse volumique du con-
II peut être supposé que la masse molé-
culaire du mélange de vapeur est tenu liquide d’un réservoir, eF et eI ne peuvent pas être détermi-
nés. En utilisant la masse volumique mesurée du liquide trans-
celle du liquide et que le facteur de
compressibilité est égal à l’unité, féré, l’équation simplifiée (5a) peut être appliquée pour calculer
l’énergie nette délivrée ou recue.
c’est-à-dire M = 44,153 kg/kmol
I
mix
IEn remplacant dans l’équation (3), il vient:
,
T, Pvap
Gq x-x-x HsvoI
I
T
PS
“aP
m=
44,153
-
’ 23,644 7 -
V V
liq 1, c’est-à-dire le volume de liquide trans-
= hq F -
h , I
11
féré ;
est la masse volumique moyenne du liquide transféré.
e
44,153
X-
Pour un réservoir de recette qui ne contient pas déjà d’hydro-
23,644 7
carbure liquide ou de vapeur, l’équation (5) devient
= (23 093 850 + 2 338) - (430 950 + 95 137)
ou 22 570 tonnes
= 22 570 x 103 kg
Q = Vliq QHs,m +
5.2.2 S’il est nécessaire d’effectuer des mesurages de l’énergie
. . . (5b)
dans un but de stockage, il conviendra, de même, de prendre en
considération l’équivalent liquide de la vapeur dans le volume du
NOTE - Voir 5.2.1: notes 1. 2 et 3 mais à la place dkéquation (3a) D lire
réservoir non occupé par le liquide. (( équation (5aj 1).
EXEMPLE 1
6 Contenu énergétique (contenu calorifique)
Transfert de GNL à partir dun réservoir
6.1 Calculer le contenu énergétique d’un liquide en appliquant
l’équation
Volume de GNL liquide transféré à la
température t = 45 550 m3
. . .
(4)
Qtiq = mliqHs m
I
=
- 163,5 OC
Température du liquide, t
6.2 Lorsqu’une quantité d’hydrocarbure liquide réfrigéré est Masse volumique du liquide à
transférée, il est nécessaire d’effectuer une correction pour tenir
- 163,5 OC = 468,3 kglm3
compte du contenu calorifique de la vapeur occupant le volume
Température moyenne de la vapeur
dans lequel, ou à partir duquel, le liquide est transféré.
=
après le transfert -118 OC = 155 K
En supposant que tous les mesurages ont été effectués dans des
Pression de la vapeur après le
conditions d’équilibre du liquide, appliquer l’équation aux mesu-
= 110 kPa
transfert
rages effectués dans le réservoir d’approvisionnement ou dans le
Valeur calorifique supérieure
réservoir de recette.
rapportée à la masse du liquide en
= utilisant l’exemple 1 donné en 9.2,
Energie fournie contenu énergétique final - contenu
c’est-à-dire Hs m = 54,216 MJ/kg
énergétique initia
I
II peut être supposé que la valeur
.
. .
Q = I/;iq,FQFHs,m,F +
calorifique supérieure du volume
de
...
NORME
ISO
INTERNATIONALE
6578
Première édition
1991-12-01
Hydrocarbures liquides réfrigérés - Mesurage
statique - Procédure de calcul .
Re frigera ted h ydrocarbon liquids - S ta tic measuremen t - Calcula tion procedure
Numéro de référence
ISO 6578 : 1991 (F)
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ISO 6578 : 1991 (F)
Sommaire
Page
Domaine d’application .
Références normatives. .
Définitions et symboles .
Volume de GPL à température normale .
Masse .
...............................
Contenu énergétique (contenu calorifique)
Conversion réciproque de la masse de liquide et du volume de vapeur
dans des conditions normales .
.......................
Masse volumique du liquide d’après sa composition
.......................
Valeur calorifique du liquide d’après sa composition
Annexes
Constantes pour le calcul de la masse volumique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
11
Volumes molaires orthobariques des différents composants d’un GNL . . . . . . .
Corrections tenant compte de la diminution de volume des mélanges de GNL 12
Valeurs calorifiques supérieures des différents composants. . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Masses moléculaires relatives et facteurs de compressibilité des différents
composants. 15
Noms chimiques des formules utilisées dans le texte. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Equation de substitution permettant de calculer le volume molaire
17
et la masse volumique saturée des mélanges de GPL. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Température critique, facteur acentrique et volume caractéristique
des composants utilisés dans les éauations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
0 ISO 1991
Droits de reproduction réservés. Aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni
utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie et les microfilms, sans l’accord écrit de l’éditeur.
Organisation internationale de normalisation
Case postale 56 l CH-1211 Genève 20 l Suisse
Imprimé en Suisse
ii
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ISO 6578 : 1991 (F)
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale
d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de I’ISO). L’élaboration
des Normes internationales est en général confiée aux comités techniques de I’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 I’ISO participent également aux travaux. L’ISO col-
labore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis
aux comités membres pour vote. Leur publication comme Normes internationales
requiert l’approbation de 75 % au moins des comités membres votants.
La Norme internationale ISO 6578 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 28,
Produits pétroliers et lubriflan ts.
Les annexes A à H font partie intégrante de la présente Norme internationale.
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ISO 6578 : 1991(F)
Introduction
Le stockage et le transport de grandes quantités d’hydrocarbures liquides réfrigérés
[par exemple, gaz naturels liquéfiés (GNL) et gaz de pétrole liquéfiés (GPLH est mainte-
nant pratique courante. Les normes existantes pour le mesurage des produits pétroliers
ne sont pas applicables, ou dans certains cas, ne sont pas appropriées à ces produits à
basse température; de ce fait, pour ces produits, ces normes doivent être remplacées
ou modifiées par les procédures décrites dans la présente Norme internationale.
Un mesurage précis est essentiel lors de la vente, de l’achat et de la manipulation des
hydrocarbures liquides réfrigérés. Les accords de transfert de propriété exigent la nor-
malisation des procédures de mesurage statique, et il est recommandé que les quan-
tités soient exprimées en unités de masse ou d’énergie. II est reconnu que d’autres
unités sont couramment utilisées pour les transferts de GPL, mais celles-ci sont exclues
de la présente Norme internationale.
Bien que les principes permettant de calculer la quantité d’hydrocarbures réfrigérés
liquides statiques soient essentiellement similaires à ceux applicables aux liquides
pétroliers à température ambiante, il existe des différences dues à la basse température
et à d’autres propriétés physiques des hydrocarbures réfrigérés. II s’agit, entre autres,
des différences suivantes :
a) Le produit liquide est à une température, ou presque, à laquelle des bulles de
vapeur se forment tout d’abord dans le liquide (point d’ébullition). Dans un réser-
voir contenant un liquide réfrigéré, il y aura toujours une faible arrivée de chaleur
traversant l’isolation qui causera une vaporisation permanente du produit. Cette
vapeur aura une plus forte concentration en produits plus volatils que le liquide.
Pour éviter toute surpression, cette vapeur est ventilée hors du réservoir et peut être
comprimée, refroidie et reliquéfiée pour être ensuite réintroduite dans le réservoir.
b) Lorsqu’un produit liquide est transféré d’un réservoir à un autre, il se produit
une arrivée de chaleur supplémentaire dans le pipeline, due également au fonction-
nement de la pompe qui provoque un surcroît d’évaporation dans le réservoir de
recette.
c) Pour les transferts de propriété entre l’approvisionnement et un réservoir de
recette, il est courant de prévoir un circuit de retour de la vapeur entre les réservoirs
afin déviter tout transfert de vapeur dans l’atmosphère. La reliquéfaction permet
d’éviter toute surpression dans le système interconnecté.
d) Après un remplissage partiel, il peut se produire une stratification entre les
couches de différentes températures et de différentes masses volumiques des con-
tenus liquides dans un réservoir. De ce fait, il peut être nécessaire de recourir à un
certain nombre de points de mesurage de la température et à un système d’échantil-
lonnage spécial. Si l’opération de remplissage est telle qu’elle assure un mélange,
ces mesures sont moins nécessaires.
e) II est largement prouvé qu’il existe d’importants gradients de température dans
l’espace de vapeur de tout réservoir contenant un hydrocarbure liquide réfrigéré.
Ces gradients peuvent ne pas être linéaires. Une compensation appropriée (phy-
sique ou calculée) doit être effectuée si la lecture du dispositif de mesurage du
niveau est affectée par le retrait différentiel de la suspension du capteur de niveau.
f) Les hydrocarbures liquides réfrigérés ont d’importants coefficients de tempéra-
ture de dilatation volumétrique et des valeurs approximatives sont données ci-
dessous :
- propane
0,20 %/OC
-
méthane
0,35 %/OC.
II convient d’insister particulièrement sur le fait que les erreurs de mesurage de
température peuvent représenter l’essentiel de l’erreur du mesurage quantitatif, et que
le plus grand soin doit présider au choix et à l’utilisation du matériel de mesurage de la
température.
iv
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ISO 6578 : 1991 (F)
La présente Norme internationale est applicable au mesurage des liquides réfrigérés
contenus dans des réservoirs de stockage à terre et dans des citernes de navires lors-
que les liquides sont complètement réfrigérés à une pression de vapeur proche de la
pression atmosphérique.
Toutefois, il n’est pas prévu que la présente Norme internationale s’applique rétroac-
tivement aux contrats commerciaux existants, ni qu’elle s’applique si elle entre en con-
flit avec des réglementations gouvernementales.
Aucune recomma ndation n’est donnée pour le mesurage de petites quantités de
liquides réf rigérés qui sont pesées directement
Les procédures de calcul pour les hydrocarbures liquides réfrigérés composés essen-
tiellement d’éthane, d’éthylène, ou pour les hydrocarbures liquides partiellement
réfrigérés à des pressions considérablement supérieures à la pression atmosphérique,
ne sont pas incluses. II conviendra de penser à les introduire dans une révision
ultérieure lorsque des données plus fiables seront disponibles.
Afin de mettre en œuvre les recommandations détaillées données dans la présente
Norme internationale, il est essentiel que le personnel responsable des procédures de
mesurage possède l’expérience et la compétence requises. A tout moment, la plus
grande attention devra être accordée à chaque détail.
NOTE - Utilisation des unités :
a) Température - La température en Celsius est utilisée en ce qui concerne le mesurage et
le transport des gaz réfrigérés et c’est celle qui a été utilisée dans la présente Norme interna-
tionale ; cependant, dans certains calculs, la température thermodynamique, c’est-à-dire en
kelvins, doit être utilisée. Pour une conversion précise, il convient d’appliquer la formule
273,15 K = 0 OC, mais dans les exemples donnés ici, la conversion 273 K = 0 OC est suf-
fisamment précise.
b) Pression - Le pascal est l’unité de pression utilisée dans la présente Norme interna-
tionale mais le bar est également donné comme unité de substitution. Le bar peut être
employé dans les calculs ; la conversion à utiliser est 1 bar = 100 kPa.
---------------------- Page: 5 ----------------------
Page blanche
---------------------- Page: 6 ----------------------
~-
ISO 6578: 1991 (F)
NORME INTERNATIONALE
Hydrocarbures liquides réfrigérés - Mesurage statique -
Procédure de calcul
1.4 Si la masse volumique du produit ou sa valeur calorifique
1 Domaine d’application
sont nécessaires pour les calculs des quantités, ils doivent être
déterminés directement ou ils peuvent être calculés à partir de
1 .l La présente Norme internationale prescrit les calculs
l’analyse de la composition du produit. Les procédures pour ces
devant être effectués pour ajuster le volume d’un hydrocarbure
autres calculs sont données dans les articles 8 et 9.
liquide réfrigéré, tel que GPL et GNL, dans les conditions de
mesurage à un volume de liquide ou de vapeur d’énergie équi-
1.5 Les données de base obligatoires et les références utili-
valant à une température et une pression normales, ou à la
sées dans les procédures de calcul sont données dans les
masse ou à l’énergie équivalente (contenu calorifique).
annexes A à F.
1.2 Lors de l’application de ces procédures, la quantité finale
2 Références normatives
doit être exprimée en termes de
Les normes suivantes contiennent des dispositions qui, par
a) masse (voir la note);
suite de la référence qui en est faite, constituent des disposi-
tions valables pour la présente Norme internationale. Au
b) énergie (contenu calorifique) ;
moment de la publication, les éditions indiquées étaient en
vigueur. Toute norme est sujette à révision et les parties pre-
c) volume équivalent de vapeur dans des conditions
nantes des accords fondés sur la présente Norme internationale
normales.
sont invitées à rechercher la possibilité d’appliquer les éditions
les plus récentes des normes indiquées ci-après. Les membres
NOTE - La pratique courante de mesurage des gaz de pétrole liquéfiés
de la CEI et de I’ISO possèdent le registre des Normes interna-
(GPL) consiste à mesurer la masse apparente dans l’air.
tionales en vigueur à un moment donné.
Les facteurs donnés dans le tableau 1 peuvent être utilisés pour con-
I SO 91-l : 1982, Tables de mesure du pétrole - Partie 1: Tables
vertir la masse en masse apparente dans l’air.
basées sur les températures de référence de 15 OC et 60 OF.
Tableau 1
ISO 91-2 : 1991, Tables de mesure du pétrole - Partie 2:
Tables basées sur les températures de référence de 20 OC .
Masse volumique à 15 OC
Facteur
kg/m3
ISO 3993 : 1984, Gaz de pétrole liquéfiés et hydrocarbures
Détermination de la masse volumique ou de la densité
légers -
500,o à 519,l 0,997 75
relative - Méthode de l’aréomè tre sous pression.
519,2 à 542,l
0,997 85
542,2 à 567,3 0,997 95
ISO 5024 : 1976, Produits pétroliers liquides et gazeux -
567,4
à 595,0 0,998 05
Mesurage - Conditions normales de référence.
595,l à 625,5 0,998
15
625,6 à 659,3 0,998 25
3 Définitions et symboles
1.3 S’il est nécessaire d’exprimer le volume de liquide à une
3.1 Définitions
température normalisée, les procédures et corrélations permet-
Pour les besoins de la présente Norme internationale, les défini-
tant de déterminer ces quantités sont données à l’article 4. La
tions suivantes s’appliquent. Ces définitions sont données pour
température normale de référence pour les produits pétroliers
les termes particulièrement importants entrant dans les pro-
est 15 OC (ISO 5024), mais il est fait référence à des calculs utili-
cédures de calcul appliquées aux hydrocarbures liquides
sant d’autres températures de référence couramment utilisées,
réf rigérés. l)
à savoir 20 OC.
1) Une Norme internationale (ISO 4273) sur les termes relatifs au mesurage du pétrole est actuellement en préparation.
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 6578 : 1991 (FI
H s,m est la valeur du pouvoir calor ifique supérieur, en
3.1.1 hydrocarbures liquides réfrigérés : Liquides compo-
la masse du liquide;
sés essentiellement d’hydrocarbures, stockés dans des condi- mégajoules par kilogramme, rapporté à
tions de réfrigération totale à des pressions proches de la pres-
sion atmosphérique. H s,v,i est la valeur du pouvoir calorifique supérieur, en
mégajoules par mètre cube, rapporté au volume (idéal) de
l’élément i, de l’annexe D;
3.1.2 gaz naturels liquides (GNL): Liquides composés
essentiellement de méthane.
H s,vol est la valeur du pouvoir calorifique supérieur, en
magajoules par mètre cube, rapporté au volume de la
3.1.3 gaz de pétrole liquéfié (GPL) : Liquides composés
vapeur à la température et à la pression normales appro-
essentiellement des hydrocarbures suivants ou d’un mélange
priées ;
de ces hydrocarbures: propane, propène, butanes et butène.
m est I a masse, en kilogrammes, du produit transféré, à
savoir le liquide plus
la vapeur ;
3.1.4 pouvoir calorifique supérieur (énergie spécifique)
rapporté à la masse: Nombre d’unités de chaleur générées
est la masse, en kilogrammes, du liquide;
Tiq
lorsqu’une unité de masse d’un produit en phase vapeur à une
température et une pression normales brûle complètement
est la masse moléculaire, en kilogrammes par kilomole,
Mi
dans l’air sec. Les produits de combustion gazeux sont amenés
de l’élément i (voir annexes E et G);
aux mêmes conditions normales de température et de pression,
mais l’eau produite est condensée sous forme de liquide en
M est la masse moléculaire, en kilogrammes par kilo-
mix
équilibre avec la vapeur d’eau.
mole, du mélange de vapeur;
3.1.5 pouvoir calorifique supérieur (énergie spécifique)
PS est la pression normale de référence, à savoir
rapporté au volume: Nombre d’unités générées lorsqu’une
101,325 kPa (1,013 25 bar) ;
unité de volume d’un produit en phase vapeur à la température
et à la pression normales brûle complètement dans l’air sec. Les
P
est la pressio n, en kilopascals (bars), de la vapeur
“aP
produits de combustion gazeux sont ramenés aux mêmes con-
dans le réservoir;
ditions normales de température et de pression, mais l’eau pro-
duite est condensée sous forme de liquide en équilibre avec la
Q est l’énergie nette, en mégajoules, transférée sur
vapeur d’eau.
la valeur calorifique su
périeure ;
le contenu méga-
énergétique (calorifique), en
3.1.6 masse volumique orthobarique : Masse du liquide Qliq est
joules, du liquide ;
occupant une unité de volume à une température donnée, le
liquide étant en équilibre avec sa phase vapeur.
t est la température, en degrés Celsius, du liquide;
3.1.7 densitomètre : Instrument servant à mesurer la masse
Ts est la température normale de référence, à savoir
volumique.
288,15 K (15 OC);
3.1.8 base de volume (idéale): Volume calculé sur la base
T la température, en kelvins, de la vapeur dans le
vap est
selon laquelle la vapeur se comporte comme un gaz idéal. réservoir;
5 est le volume molaire, en mètres cubes par kilomole, de
3.1.9 base de volume (réelle): Volume calculé sur la base
l’élément i, sous forme de liq uide à la tempéra ture t OC
selon laquelle la vapeur se comporte comme un gaz très com-
pressible.
hq est le volume, en mètres cubes, du liquid e à sa tempé-
rature t;
3.1.10 facteur de compressibilité: Rapport entre le volume
réel d’une masse de gaz donnée à une température et à une
f(m est le volume molaire gazeux idéal, en mètres cubes
pression spécifiées et le même volume dans les mêmes condi-
par kilomole, dans des conditions normales de température
tions calculé à partir de la loi du gaz idéal.
et de pression:
22,413 8 m3/kmol à PS et 273,15 K (0 OC);
3.2 Symboles 23,644 7 m3/kmol à PS et T, ;
Les symboles suivants sont définis en fonction de leur utilisa-
V le volume de vapeur, en mètres cubes, dans le
vap est
tion dans la présente Norme internationale, cependant certains
réservoir ;
symboles ont des acceptions plus restreintes lorsqu’ils sont uti-
lisés dans certaines équations. L’acception restreinte est alors X* ’ Xj sont les fractions molaires des éléments i et j, res-
donnée à la suite de ces équations. pectivement
H
est la valeur du pouvoir calorifique supérieur, en est la fraction molaire du méthane dans le GNL;
s,m,i
mégajoules par kilogramme, rapporté à la masse d’un élé-
ment i, de l’annexe D;
x2 est la fraction molaire de l’azote dans le GNL;
2
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 6578 : 1991 (F)
l’élément i à la tem-
Zi est le facteur de compressibilité de 5 Masse
pérature et à la pression requises;
5.1 Masse de la phase liquide
z mix est le facteur de compressibilité du mélange de
vapeur dans des conditions connues de température et de
5.1.1 Calculer la masse 1, en kilogrammes, du liquide (mliq) en
pression ;
utilisan t l’équation
kilogram mes par mètre
et est la masse volumique, en
. . .
(1)
= Yiq Q
mliq
cube, du liquide à la température t
ou viq et e sont donnés pour la même valeur à la température t.
Autres indices : F et I indiquent respectivement les mesurages
ou propriétés du produit final et initial dans l’un ou l’autre des
EXEMPLE
réservoirs utilisés pour u n transfert.
Volume mesuré de GNL liquide dans un réservoir
NOTE - D’autres unités peuvent être utilisées dans les calculs de la
= 45 550 m3 à une température de - 163,5 OC
présente Norme internationale dans la mesure où leurs grandeurs res-
Masse volumique calculée à - 163,5 OC = 468,3 kg/m3
tent cohérentes, mais la température et la pression de la vapeur
devraient être exprimées en unités absolues. Masse de GNL (mliq) = 45 550 x 468,3 kg
= 21,33 x 106 kg ou 21,33 x 103 t
4 Volume de GPL à température normale
5.1.2 La masse volumique à une température spécifiée doit
être mesurée en utilisant un aréomètre sous pression (GPL), un
La procédure permettant de convertir le volume d’un GPL réfri-
densitomètre approprié, ou doit être calculée à partir d’une
géré en son volume équivalent à une température normale et à
analyse de composition (voir chapitre 8).
la pression d’équilibre correspondante comporte les aspects
suivants :
5.1.3 Si la température réelle t2 à laquelle est mesurée la
masse volumique ne diffère pas de plus de 5 OC par rapport à la
a) De très importants facteurs peuvent être appliqués pour
corriger la masse volumique observée en masse volumique à température t, du volume global de liquide contenu dans le
réservoir, la masse volumique observée peut alors être corrigée
température normale, par exemple, une correction tenant
compte de l’effet d’une différence de température de 60 OC pour tenir compte de la température requise pour le volume en
peut être nécessaire pour le propane réfrigéré. Dans la appliquant l’équation
mesure où le GPL ne contient pas plus de 20 % d’hydrocar-
= et,2 + Ht2 - tl) . . .
bures insaturés, les tables de correction mentionnées dans (2)
et,1
I’ISO 91 doivent être utilisées pour les corrections de
où
volume. Toutefois, les tables correspondant à cette gamme
de masses volumiques sont celles provenant de l’édition de
1 et et 2 sont les masses volumiques aux températures t,
Qc
1952 des Tables de mesure du pétrole API-ASTM-IP
et
t2 respectivement;
(voir 3.4 de I’ISO 91-1 : 1982). Si le GPL contient 20 % ou
plus d’hydrocarbures insaturés, la masse volumique doit
F est le facteur de correction de masse volumique appro-
être calculée en appliquant la méthode donnée au
prié applicable au liquide donné. Les unités de F doivent
chapitre 8.
être compatibles avec les unités de e, par exemple lorsque e
est exprimée en kilogrammes par mètre cube, F est exprimé
b) La teneur équivalente en liquide dans l’espace de
en kilogrammes par mètre cube degré Celsius.
vapeur d’un réservoir contenant un GPL réfrigéré est beau-
coup moins importante que si le réservoir et son contenu
l7
Produit
sont à température ambiante. De ce fait, toute erreur dans la
kg/(m3m “C)
prise en compte de la teneur équivalente en liquide dans
GNL [ >80 % (mlm) méthane]
L4
l’espace de vapeur aura moins d’importance.
Propanes liquides [ >60 % (mlm) propane]
12
Butanes liquides [ > 60 % (mlm) butane1
Ll
NOTES
1 Les exemples suivants illustrent la grandeur des erreurs qui peuvent
EXEMPLE
être introduites lors de l’utilisation des tables mentionnées dans
Lamassevolumiquedu GNLest464,8kg/m3à t2 = - 161,OOC.
I’ISO 91 :
Quelle est la masse volumique du GNL à - 163,5 OC ?
a) butène et propène pu rs : I’erreu r maximale sera d’environ 2%
pour une correction de - 60 OCà + 20 OC;
En remplacant dans l’équation (2)
,
b) mélanges contenant environ 20 % d’hydrocarbures insaturés :
l’erreur typique sera d’environ 0,l % pour une différence de tempé-
rature de 20 OC.
et,1
= 464,8 + 1,4[ - 161,O - ( - 163,5)]
2 Le volume d’un liquide dont la pression de vapeur est beaucoup
= 464,8 + 3,5
plus élevée que la pression atmosphérique à une température normale
= 468,3 kg/m3
de 15 OC (ou 20 OC ou 60 OF) peut être considérée uniquement comme
une pseudo condition qu’il n’est pratique d’utiliser que dans une procé-
5.1.4 La masse volumique du GPL réfrigéré peut être détermi-
dure permettant d’obtenir la masse volumique à des températures de
née à la température normale de 15 OC (ou 20 OC ou 60 OF) en
réfrigération à l’aide d’un aréomètre sous pression dans des conditions
utilisant un aréomètre sous pression (voir ISO 3993).
ambiantes (voir ISO 3993).
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ISO 6578 : 1991 (F)
On laisse l’échantillon de liquide transféré dans un réservoir valeurs typiques peuvent être utilisées pour la température et la pres-
sion dans l’espace de vapeur (Tvap, pvap) ainsi que pour la masse molé-
adéquat approcher la température ambiante sous pression,
culaire et le facteur de compressibilité du mélange de vapeur
sans perte de vapeur, avant de l’introduire dans le cylindre de
.
I”mix, Zmix).
l’a réomètre.
3 Pour les mesurages dans le réservoir de recette, l’équation (3a) est
5.2 Correction pour la phase vapeur
uniquement valable si la température du liquide arrivant est la même
que celle du liquide déjà contenu dans le réservoir. L’erreur liée à cette
supposition est maximale lorsque des volumes égaux de liquide sont en
5.2.1 Lorsqu’une quantité d’hydrocarbure liquide réfrigéré est
cause et est de l’ordre de 0,004 % par kelvin pour du GNL.
transférée, il est nécessaire d’effectuer une correction pour
tenir compte de la masse de vapeur occupant le volume dans
EXEMPLE 1
lequel, ou à partir duquel, le liquide est transféré.
Transfert de GNL à partir d’un réservoir
En supposant que tous les mesurages ont été faits dans des
conditions d’équilibre du liquide, l’équation suivante peut être
Volume de GNL liquide transféré à la
appliquée aux mesurages effectués dans le réservoir d’approvi-
température t = 45550 m3
sionnement ou dans le réservoir de recette.
Température mesurée du liquide, t = - 163,5 OC
Masse transférée = masse finale - masse initiale
Masse volumique du liquide à
- 163,5 OC = 468,3 kg/m3
q Pvap F Mmix F
Lx- -
:. m =
hq,F@F + bap,F x -
I
* ’ ps vmzmix F
w, F I Température moyenne de la vapeur
1
=
après le transfert -118OC = 155K
Ts Pvap 1 Mmix 1
LX-
-X
bq 1 @I + Vvap 1 x
, I Pression de la vapeur après le
T
ps
I vmzmix 1 1
w,I ,
transfert = 110 kPa
. . . (3)
Il peut être supposé que la masse
moléculaire du mélange de vapeur
où hq et Q sont mesurés à la température de stockage, t.
est celle du méthane pur (obtenue
à partie de l’annexe B) = 16,042 6 kg/mol
S’il n’est pas possible de mesurer la masse volumique du
contenu liquide d’un réservoir, & et eI ne peuvent pas être
Le facteur de compressibilité pour la vapeur peut être pris
déterminés. En utilisant la masse volumique mesurée du liquide
comme unité avec une erreur résultante inférieure à 0,05 %.
transféré, l’équation simplifiée (3a) doit être appliquée pour
calculer la masse du produit transféré.
m= 1 (45 550 x 468,3) -
q Pvap F Mmix F
X-
m= -X- 288 110 16,042 6
hqQ -
- - -
T
ps’ vmzm[x F
w, F I
101,3 23,644 7
155
- ( 45 550 x x ’ )l
. . . (3a)
= 21 331 065 - 62 355
où
= 21 269 x 103 kg ou 21 269 t
- 5 (c’est-à-dire le volume de liquide transféré) ;
hq = b
EXEMPLE 2
Q est la masse volumique moyenne du liquide transféré.
Transfert de GPL à partir d’un réservoir
Pour un réservoir de recette qui ne contient pas déjà d’hydro-
Calculer la masse de GPL transféré à partir d’un réservoir
carbure liquide ou de vapeur, l’équation (3) devient
aux conditions suivantes :
T, Pvap Mmix
m=
X - X - X -
hq,F@ +
Initiale Finale
T
pS vmZmix
w
Volume du liquide dans le
. . .
(3b)
réservoir à 15 OC (m3) 45550 850
NOTES
Masse volumique du liquide
à 15 OC (kg/m3)
1 Si l’espace de vapeur peut être négligé par rapport au volume de 507 507
liquide ou si le volume de liquide peut être négligé par rapport à
Espace de vapeur contenu
l’espace de vapeur dans les conditions initiales ou finales, dans les
dans le réservoir (m3) 950 40000
réservoirs, l’équation simplifiée (3a) peut être utilisée dans la pratique.
La masse de vapeur étant faible par rapport à la masse de liquide
2
Température de la vapeur
transférée, la connaissance exacte de la composition de la vapeur et
dans le réservoir (K) 233 250
l’utilisation du facteur de compressibilité ne sont pas essentielles ; le
volume molaire gazeux idéal peut être utilisé sans correction et des
Pression de la vapeur (bar) 1,08 1,12
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ISO 6578 : 1991 (F)
S’il n’est pas possible de mesurer la masse volumique du con-
II peut être supposé que la masse molé-
culaire du mélange de vapeur est tenu liquide d’un réservoir, eF et eI ne peuvent pas être détermi-
nés. En utilisant la masse volumique mesurée du liquide trans-
celle du liquide et que le facteur de
compressibilité est égal à l’unité, féré, l’équation simplifiée (5a) peut être appliquée pour calculer
l’énergie nette délivrée ou recue.
c’est-à-dire M = 44,153 kg/kmol
I
mix
IEn remplacant dans l’équation (3), il vient:
,
T, Pvap
Gq x-x-x HsvoI
I
T
PS
“aP
m=
44,153
-
’ 23,644 7 -
V V
liq 1, c’est-à-dire le volume de liquide trans-
= hq F -
h , I
11
féré ;
est la masse volumique moyenne du liquide transféré.
e
44,153
X-
Pour un réservoir de recette qui ne contient pas déjà d’hydro-
23,644 7
carbure liquide ou de vapeur, l’équation (5) devient
= (23 093 850 + 2 338) - (430 950 + 95 137)
ou 22 570 tonnes
= 22 570 x 103 kg
Q = Vliq QHs,m +
5.2.2 S’il est nécessaire d’effectuer des mesurages de l’énergie
. . . (5b)
dans un but de stockage, il conviendra, de même, de prendre en
considération l’équivalent liquide de la vapeur dans le volume du
NOTE - Voir 5.2.1: notes 1. 2 et 3 mais à la place dkéquation (3a) D lire
réservoir non occupé par le liquide. (( équation (5aj 1).
EXEMPLE 1
6 Contenu énergétique (contenu calorifique)
Transfert de GNL à partir dun réservoir
6.1 Calculer le contenu énergétique d’un liquide en appliquant
l’équation
Volume de GNL liquide transféré à la
température t = 45 550 m3
. . .
(4)
Qtiq = mliqHs m
I
=
- 163,5 OC
Température du liquide, t
6.2 Lorsqu’une quantité d’hydrocarbure liquide réfrigéré est Masse volumique du liquide à
transférée, il est nécessaire d’effectuer une correction pour tenir
- 163,5 OC = 468,3 kglm3
compte du contenu calorifique de la vapeur occupant le volume
Température moyenne de la vapeur
dans lequel, ou à partir duquel, le liquide est transféré.
=
après le transfert -118 OC = 155 K
En supposant que tous les mesurages ont été effectués dans des
Pression de la vapeur après le
conditions d’équilibre du liquide, appliquer l’équation aux mesu-
= 110 kPa
transfert
rages effectués dans le réservoir d’approvisionnement ou dans le
Valeur calorifique supérieure
réservoir de recette.
rapportée à la masse du liquide en
= utilisant l’exemple 1 donné en 9.2,
Energie fournie contenu énergétique final - contenu
c’est-à-dire Hs m = 54,216 MJ/kg
énergétique initia
I
II peut être supposé que la valeur
.
. .
Q = I/;iq,FQFHs,m,F +
calorifique supérieure du volume
de
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.