ISO 16591:2010
(Main)Petroleum products — Determination of sulfur content — Oxidative microcoulometry method
Petroleum products — Determination of sulfur content — Oxidative microcoulometry method
ISO 16591:2010 specifies a method for the determination of the sulfur content by oxidative microcoulometry of petroleum light and middle distillates with a final boiling point not higher than 400 °C. It is applicable to materials with sulfur contents in the range of 1 mg/kg to 100 mg/kg.
Produits pétroliers — Dosage du soufre — Méthode par microcoulométrie oxydante
General Information
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 16591
First edition
2010-12-15
Petroleum products — Determination of
sulfur content — Oxidative
microcoulometry method
Produits pétroliers — Dosage du soufre — Méthode par
microcoulométrie oxydante
Reference number
©
ISO 2010
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Published in Switzerland
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Contents Page
Foreword .iv
1 Scope.1
2 Normative references.1
3 Principle .2
4 Reagents and materials .2
5 Apparatus.3
6 Samples and sampling.5
7 Apparatus preparation.5
7.1 Titration cell .5
7.2 Microcoulometer and recorder .6
7.3 Heating tape .6
7.4 Typical operating conditions .6
8 Apparatus verification and calibration curve construction .6
9 Procedure.7
10 Calculation .8
11 Expression of results.8
12 Precision .8
12.1 General .8
12.2 Repeatability, r.9
12.3 Reproducibility, R .9
13 Test report.9
Annex A (informative) Determination of sulfur contents below 1 mg/kg — Standby technique.10
Annex B (informative) Troubleshooting .11
Annex C (informative) Calculation of sulfur content from electrochemical data.13
Bibliography.15
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 16591 was prepared by Technical Committee ISO/TC 28, Petroleum products and lubricants.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 16591:2010(E)
Petroleum products — Determination of sulfur content —
Oxidative microcoulometry method
WARNING — The use of this International Standard may involve hazardous material, operations and
equipment. This International Standard does not purport to address all of the safety problems
associated with its use. It is the responsibility of the user of this International Standard to establish
appropriate safety and health practices and determine the applicability of regulatory limitations prior
to use.
1 Scope
This International Standard specifies a method for the determination of the sulfur content by oxidative
microcoulometry of petroleum light and middle distillates with a final boiling point not higher than 400 °C. It is
applicable to materials with sulfur contents in the range of 1 mg/kg to 100 mg/kg. Products with sulfur contents
above 100 mg/kg can be analysed after dilution with a suitable sulfur-free solvent. Products with sulfur
contents below 1 mg/kg can also be analysed by a modified technique described in Annex A. The precision
quoted only applies to measurements in the 1 mg/kg to 100 mg/kg range. Nitrogen interferes with the analysis
at concentrations above 0,1 % (m/m), and chlorine interferes at concentrations above 1,0 % (m/m), but these
interferences are overcome by the addition of sodium azide to the cell electrolyte. Bromine and organometallic
compounds also interfere with the analysis at concentrations above approximately 500 mg/kg.
NOTE 1 The microcoulometric method is capable of analysing light liquid hydrocarbons boiling in the range from 26 °C
to 274 °C (for example, naphtha and MS samples) that undergo pyrolysis at 900 °C to 1 200 °C. The combustion of high
boiling components (for example, diesel) can result in the formation of carbonaceous deposits in the inlet portion of the
combustion tube, which need to be removed frequently.
NOTE 2 The results obtained using this International Standard on light and light-middle distillates generally
approximate to those obtained using ISO 4260.
NOTE 3 For the purposes of this International Standard, the term “% (m/m)” is used to represent the mass fraction of a
material.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 3170, Petroleum liquids — Manual sampling
ISO 3171, Petroleum liquids — Automatic pipeline sampling
ISO 3675, Crude petroleum and liquid petroleum products — Laboratory determination of density —
Hydrometer method
ISO 3696, Water for analytical laboratory use — Specification and test methods
ISO 12185, Crude petroleum and petroleum products — Determination of density — Oscillating U-tube
method
3 Principle
A test portion is burned in a combustion tube under a flowing stream of oxygen plus an inert gas. The
combustion products are swept into a titration cell, where the sulfur dioxide reacts with tri-iodide ion present in
the electrolyte. The tri-iodide ions that are consumed are coulometrically replaced, and the current required for
replacement is a direct measure of the sulfur content of the sample. The reactions are:
+
I ¯ + SO + H O → SO + 3I¯ + 2H (1)
3 2 2 3
3I¯ → I ¯ + 2e¯ (2)
4 Reagents and materials
All reagents shall be of recognized analytical grade, and water shall conform to the requirements of Grade 3 of
ISO 3696.
4.1 Electrolyte
Dissolve 0,5 g ± 0,01 g of potassium iodide (KI) and 0,6 g ± 0,01 g of sodium azide (NaN ) in approximately
500 ml of water in a 1 000 ml volumetric flask. Add 5 ml of glacial acetic acid (CH COOH) and make up to the
mark with water. Store in a dark glass bottle or in a dark place.
CAUTION — Sodium azide is highly toxic in contact with the skin. Wear protective clothing at all times
when handling sodium azide. Crystalline sodium azide decomposes explosively under conditions of
heat, shock, concussion and friction. Ensure adequate precautions are taken to prevent these
conditions occurring.
NOTE The shelf life of bulk electrolyte has been found to be approximately three months.
4.2 Oxygen, of high-purity grade, minimum purity of 99,995 %.
4.3 Carrier gas, of high-purity grade argon, helium or nitrogen, with a minimum purity of 99,995 %. If
nitrogen is used, it should be tested in the apparatus for baseline stability.
4.4 Iodine, resublimed.
4.5 Sulfur-free solvent, preferably a sulfur solvent which is essentially sulfur-free (< 0,5 mg/kg) or has an
accurately known low (< 5 mg/kg) sulfur content, similar in characteristics to the sample being analysed.
Alternatively, a high-purity grade of cyclohexane, 2,2,4-trimethylpentane, toluene or hexadecane is suitable,
as appropriate.
4.6 Sulfur stock solution
4.6.1 General
A certified reference material (CRM), or a prepared stock solution with a sulfur content in the range 200 mg/kg
to 500 mg/kg.
4.6.2 Preparation
Select a solvent-soluble sulfur compound (see the note in this subclause) of accurately known sulfur content,
preferably appropriate to the boiling range and sulfur type expected to be present in the sample. Weigh, to the
nearest 0,1 mg, a quantity of this compound into a weighed 100 ml volumetric flask. Add solvent (4.5), swirl to
ensure dissolution, make up to the mark with solvent and reweigh to the nearest 0,1 mg. Calculate the exact
sulfur content to the nearest 0,000 1 % (m/m) (1 mg/kg).
2 © ISO 2010 – All rights reserved
NOTE Suitable sulfur compounds include:
a) thiophene, of nominal sulfur content 38,103 % (m/m);
b) dibutyl sulfide (DBS), of nominal sulfur content 21,915 % (m/m);
c) dibenzothiophene (DBT), of nominal sulfur content 17,399 % (m/m);
d) thionaphthene (TNA), of nominal sulfur content 23,89 % (m/m).
4.7 Sulfur standard solutions
Prepare a range of sulfur standard solutions to cover the range of concentrations expected in the samples
being analysed, by dilution of the stock solution (4.6) with solvent (4.5) calculated on the basis of mass
fraction. At least three standard solutions are required for each concentration level, or a range of not less than
five standard solutions to cover a set of sample analyses within the total scope of this International Standard.
5 Apparatus
5.1 Microcoulometric apparatus
5.1.1 General
The microcoulometer and associated apparatus are described in 5.1.2 to 5.1.7, and the general arrangement
is shown in Figure 1.
b
a
Key
1 sample injection septum 5 mirocoulometer
2 inlet zone 6 potentiometric recorder
3 oxidizing combustion zone 7 titration cell
4 outlet zone 8 pyrolysis furnace
a
Oxygen, O .
b
Carrier gas.
Figure 1 — General arrangement of microcoulometric apparatus
5.1.2 Pyrolysis furnace, electrically powered, consisting of two or three independently controlled
temperature zones. The first, or inlet, zone shall maintain a temperature sufficient to volatilize the entire
organic sample. The second zone, or oxidizing combustion zone, shall maintain a temperature sufficient to
pyrolize the organic matrix and oxidize all the organically bound sulfur. The third, or outlet, zone for further
pyrolysis, is optional. The manufacturer's instructions should be consulted
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 16591
Première édition
2010-12-15
Produits pétroliers — Dosage du soufre —
Méthode par microcoulométrie oxydante
Petroleum products — Determination of sulfur content — Oxidative
microcoulometry method
Numéro de référence
©
ISO 2010
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Droits de reproduction réservés. Sauf prescription différente, aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni utilisée sous
quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l’accord écrit
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Web www.iso.org
Version française parue en 2012
Publié en Suisse
ii © ISO 2010 – Tous droits réservés
Sommaire Page
Avant-propos .iv
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Principe . 2
4 Produits et réactifs . 2
5 Appareillage . 3
6 Échantillons et échantillonnage . 6
7 Préparation de l’appareillage . 6
7.1 Cellule de titration . 6
7.2 Microcoulomètre et enregistreur . 7
7.3 Ruban chauffant . 7
7.4 Exemple courant de conditions opératoires . 7
8 Vérification de l’appareil et réalisation de la courbe d’étalonnage . 7
9 Mode opératoire . 8
10 Calculs . 9
11 Expression des résultats . 9
12 Fidélité . 9
12.1 Généralités . 9
12.2 Répétabilité, r . 9
12.3 Reproductibilité, R .10
13 Rapport d’essai .10
Annexe A (informative) Détermination des teneurs en soufre inférieures à 1 mg/kg — Technique
avec délai . 11
Annexe B (informative) Problèmes possibles et dépannage .12
Annexe C (informative) Calcul de la teneur en soufre à partir des données électrochimiques .14
Bibliographie .16
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est en général confiée aux
comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du comité
technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales,
en liaison avec l’ISO participent également aux travaux. L’ISO collabore étroitement avec la Commission
électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI, Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d’élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur publication
comme Normes internationales requiert l’approbation de 75 % au moins des comités membres votants.
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de droits
de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne pas avoir
identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L’ISO 16591 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 28, Produits pétroliers et lubrifiants.
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NORME INTERNATIONALE ISO 16591:2010(F)
Produits pétroliers — Dosage du soufre — Méthode par
microcoulométrie oxydante
AVERTISSEMENT — L’utilisation de la présente Norme internationale peut impliquer l’intervention
de produits, d’opérations et d’équipements à caractère dangereux. La présente Norme internationale
n’est pas censée aborder tous les problèmes de sécurité concernés par son usage. Il est de la
responsabilité de l’utilisateur de consulter et d’établir des règles de sécurité et d’hygiène appropriées
et de déterminer l’applicabilité des restrictions réglementaires avant utilisation.
1 Domaine d’application
La présente Norme internationale spécifie une méthode de dosage du soufre par microcoulométrie oxydante
dans les distillats pétroliers légers et moyens dont le point final de distillation est inférieur ou égal à 400 °C.
Elle est applicable aux produits dont la teneur en soufre est comprise entre 1 mg/kg et 100 mg/kg. Les produits
dont la teneur en soufre est supérieure à 100 mg/kg peuvent néanmoins être analysés après dilution avec un
solvant approprié exempt de soufre. Les produits dont la teneur en soufre est inférieure à 1 mg/kg peuvent
également être analysés grâce à une version modifiée de la méthode, décrite dans l’Annexe A. Les valeurs de
fidélité énoncées s’appliquent seulement aux mesures effectuées dans la plage de concentration s’étendant
de 1 mg/kg à 100 mg/kg. La présence d’azote ou de chlore dans le milieu perturbe le dosage lorsque la
concentration de ces éléments est respectivement supérieure à 0,1 % (m/m) et 1,0 % (m/m). Cependant, ces
perturbations sont maîtrisées par addition d’azoture de sodium dans l’électrolyte de la cellule de titration. Le
brome ainsi que les composés organométalliques perturbent aussi le dosage lorsque leur concentration est
supérieure à approximativement 500 mg/kg.
NOTE 1 La méthode coulométrique est en mesure d’analyser les hydrocarbures liquides légers dont le domaine d’ébullition
est compris entre 26 °C et 274 °C (par exemple naphtas, échantillons de spectrométrie de masse) et qui subissent une
pyrolyse entre 900 °C et 1 200 °C. La combustion de composants à haut point d’ébullition (comme le diesel) peut provoquer
dans la zone d’entrée du tube de combustion la formation de dépôts carbonés qui nécessitent d’être retirés fréquemment.
NOTE 2 Les résultats obtenus selon la présente Norme internationale sur des distillats légers et moyens-légers sont
généralement voisins de ceux obtenus selon l’ISO 4260.
NOTE 3 Pour les besoins de la présente Norme internationale, l’expression «% (m/m)» est utilisée pour représenter la
fraction massique d’un produit.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l’application du présent document. Pour les
références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s’applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 3170, Produits pétroliers liquides — Échantillonnage manuel
ISO 3171, Produits pétroliers liquides — Échantillonnage automatique en oléoduc
ISO 3675, Pétrole brut et produits pétroliers liquides — Détermination en laboratoire de la masse volumique —
Méthode à l’aréomètre
ISO 3696, Eau pour laboratoire à usage analytique — Spécification et méthodes d’essai
ISO 12185, Pétroles bruts et produits pétroliers — Détermination de la masse volumique — Méthode du tube
en U oscillant
3 Principe
Une prise d’essai est brûlée dans un tube à combustion sous un courant d’oxygène additionné d’un gaz inerte.
Les produits de combustion sont entraînés dans une cellule de titration où le dioxyde de soufre réagit avec les
ions tri-iodure présents dans l’électrolyte. Les ions tri-iodure ainsi consommés sont remplacés par coulométrie.
La quantité de courant requise pour leur remplacement est une mesure directe de la teneur en soufre de
l’échantillon. Les réactions mises en œuvre sont les suivantes:
−− +
IS++OH OS→+O3I2+ H (1)
32 23
−− −
3I →+I2e (2)
4 Produits et réactifs
Utiliser uniquement des réactifs de qualité analytique reconnue et de l’eau de qualité 3 conformément à l’ISO 3696.
4.1 Électrolyte
Dans une fiole jaugée de 1 000 ml, dissoudre 0,5 g ± 0,01 g d’iodure de potassium (KI) et 0,6 g ± 0,01 g d’azoture de
sodium (NaN ) dans environ 500 ml d’eau. Ajouter alors 5 ml d’acide acétique glacial (CH COOH), puis compléter
3 3
au volume avec de l’eau. Stocker la solution dans un endroit sombre ou dans un flacon en verre sombre.
ATTENTION — L’azoture de sodium est hautement toxique par contact avec la peau. Toujours porter des
vêtements de protection lors de la manipulation d’azoture de sodium. L’azoture de sodium cristallisé
se décompose de manière explosive lorsqu’il est soumis à la chaleur, à des chocs, secousses ou
frottements. S’assurer que toutes les précautions requises sont prises pour empêcher ces conditions
de se produire.
NOTE L’expérience a montré que la durée de conservation de l’électrolyte est d’environ trois mois.
4.2 Oxygène, de haute pureté, teneur minimale de 99,995 %.
4.3 Gaz vecteur, argon, hélium ou azote de qualité haute pureté; teneur minimale de 99,995 %. En cas d’utilisation
d’azote, il convient d’effectuer un essai préalable de l’appareil pour vérifier la stabilité de la ligne de base.
4.4 Iode, bisublimé.
4.5 Solvant exempt de soufre, de préférence un solvant qui est essentiellement exempt de soufre
(< 0,5 mg/kg) ou dont la faible teneur en soufre (< 5 mg/kg) est précisément connue, et dont les caractéristiques
sont similaires à celles de l’échantillon à analyser. Lorsqu’il y a lieu, le cyclohexane, le 2,2,4-triméthylpentane,
le toluène ou l’hexadécane de haute pureté conviennent également.
4.6 Solution mère de soufre
4.6.1 Généralités
Un produit de référence certifié (PRC), ou une solution mère préparée au laboratoire dont la teneur en soufre
est comprise entre 200 mg/kg et 500 mg/kg.
4.6.2 Préparation
Sélectionner un composé soufré (voir la note du présent paragraphe) qui soit soluble dans le solvant utilisé et
dont la teneur en soufre est précisément connue. Ce composé doit de préférence être approprié à l’intervalle
de distillation et au type présumé de soufre présent dans l’échantillon. Peser la quantité voulue de ce composé,
à 0,1 mg près, dans une fiole jaugée tarée de 100 ml. Ajouter du solvant (4.5), le faire tourbillonner pour
2 © ISO 2010 – Tous droits réservés
dissoudre le composé soufré, compléter au volume avec du solvant, puis peser à nouveau la fiole à 0,1 mg
près. Calculer la teneur en soufre exacte à 0,000 1 % (m/m) (1 mg/kg) près.
NOTE Composés soufrés appropriés:
a) thiophène, de teneur nominale en soufre de 38,103 % (m/m);
b) di-n-butyl sulfure (DBS), de teneur nominale en soufre de 21,915 % (m/m);
c) dibenzothiophène (DBT), de teneur nominale en soufre de 17,399 % (m/m);
d) thionaphtène (TNA), de teneur nominale en soufre de 23,89 % (m/m).
4.7 Solutions étalons de soufre
Préparer une gamme de solutions étalons de soufre en diluant, en masse, la solution mère (4.6) avec du solvant
(4.5). Ces étalons doivent couvrir la plage de concentration en soufre présumée des échantillons à analyser.
Il est nécessaire de disposer d’au moins trois solutions étalons pour un niveau donné de concentration ou
d’une gamme d’au moins cinq solutions étalons pour l’analyse d’échantillons couvrant la totalité du domaine
d’application de la présente Norme internationale.
5 Appareillage
5.1 Appareil de microcoulométrie
5.1.1 Généralités
Le microcoulomètre et l’appareillage associé sont décrits de 5.1.2 à 5.1.7. L’agencement général est représenté
à la Figure 1.
b
a
Légende
1 septum pour l’injection de l’échantillon 5 microcoulomètre
2 zon
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.