ISO 6974-5:2000

NORME ISO
INTERNATIONALE 6974-5
Première édition
2000-04-01

Gaz naturel — Détermination de la
composition avec une incertitude définie
par chromatographie en phase
gazeuse —
Partie 5:
Détermination de l'azote, du dioxyde de
carbone et des hydrocarbures C à C et
1 5
C pour l'application de processus en
6+
laboratoire et en continu employant trois
colonnes
Natural gas — Determination of composition with defined uncertainty by
gas chromatography —
Part 5: Determination of nitrogen, carbon dioxide and C to C and C
1 5 6+
hydrocarbons for a laboratory and on-line process application using
three columns




Numéro de référence
ISO 6974-5:2000(F)
©
ISO 2000

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ISO 6974-5:2000(F)
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Version française parue en 2003
Publié en Suisse

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ISO 6974-5:2000(F)
Sommaire Page
Avant-propos. iv
Introduction . v
1 Domaine d'application. 1
2 Références normatives. 2
3 Principe. 2
4 Matériels. 3
5 Appareillage. 3
6 Mode opératoire. 5
7 Expression des résultats. 8
8 Rapport d’essai. 8
Annexe A (informative) Procédure de réglage des temps de commutation des vannes et
des restrictions . 12
Annexe B (informative) Valeurs types de fidélité . 14
Bibliographie . 15



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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 3.
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 de la présente partie de l’ISO 6974 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.
La Norme internationale ISO 6974-5 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 193, Gaz naturel, sous-
comité SC 1, Analyse du gaz naturel.
L'ISO 6974 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Gaz naturel — Détermination de
la composition avec une incertitude définie par chromatographie en phase gazeuse:
 Partie 1: Lignes directrices pour l'analyse sur mesure
 Partie 2: Caractéristiques du système de mesure et statistiques pour le traitement des données
 Partie 3: Détermination de l’hydrogène, de l’hélium, de l’oxygène, de l’azote, du dioxyde de carbone et
des hydrocarbures jusqu’à C à l’aide de deux colonnes remplies
8
 Partie 4: Détermination de l’azote, du dioxyde de carbone et des hydrocarbures C à C et C pour un
1 5 6+
système de mesurage en laboratoire et en continu employant deux colonnes
 Partie 5: Détermination de l’azote, du dioxyde de carbone et des hydrocarbures C à C et C pour
1 5 6+
l’application de processus en laboratoire et en continu employant trois colonnes
 Partie 6: Détermination de l’hydrogène, de l’hélium, de l’oxygène, de l’azote, du dioxyde de carbone et
des hydrocarbures C à C en utilisant trois colonnes capillaires
1 8
Les annexes A et B de la présente partie de l’ISO 6974 sont données uniquement à titre d’information.

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Introduction
La présente partie de l’ISO 6974 décrit une méthode précise et exacte pour la détermination de la
composition du gaz naturel. Les données obtenues sur la composition sont utilisées pour calculer le pouvoir
calorifique, la densité relative et l’indice de Wobbe.
Cette méthode est basée sur une technique de changement automatique de colonnes selon laquelle plusieurs
colonnes, choisies pour leur capacité de séparation pour des groupes spécifiques de constituants, sont
utilisées automatiquement l’une après l’autre.
La présente partie de l’ISO 6974 fournit l'une des méthodes pouvant être utilisée pour déterminer la
composition du gaz naturel conformément aux Parties 1 et 2 de l’ISO 6974.

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NORME INTERNATIONALE ISO 6974-5:2000(F)

Gaz naturel — Détermination de la composition avec une
incertitude définie par chromatographie en phase gazeuse —
Partie 5:
Détermination de l'azote, du dioxyde de carbone et des
hydrocarbures C à C et C pour l'application de processus en
1 5 6+
laboratoire et en continu employant trois colonnes
1 Domaine d'application
La présente partie de l’ISO 6974 décrit une méthode par chromatographie en phase gazeuse pour la
détermination quantitative de constituants du gaz naturel à l’aide d’un système à trois colonnes. Cette
méthode est applicable aux gaz naturels de plage limitée, utilisés régulièrement pour l’étalonnage en ligne et
automatique d’échantillons de gaz ne contenant pas de condensats d’hydrocarbures et/ou d’eau. Elle est
applicable à l’analyse de gaz contenant des constituants dans les limites des gammes de fractions molaires
indiquées au Tableau 1. Ces gammes ne représentent pas les limites de détection, mais les limites à
l’intérieur desquelles s’applique la fidélité spécifiée de la méthode. Même si la présence d’un ou plusieurs
constituants d’un échantillon est susceptible de ne pas être détectée, la méthode peut tout de même être
applicable.
La présente partie de l’ISO 6974 n’est applicable que conjointement avec les Parties 1 et 2 de l’ISO 6974.
Tableau 1 — Gammes d'application
Gamme de fraction molaire
Constituant
%
Azote 0,001à 15,0
Dioxyde de carbone 0,001 à 8,5
Méthane 75à 100
Éthane 0,001à 10,0
Propane 0,001à 3,0
iso-Butane (2-méthylpropane) 0,001 à 1,0
n-Butane 0,001 à 1,0
néo-Pentane (2,2-diméthylpropane) 0,001 à 0,5
iso-Pentane (2-méthylbutane) 0,001 à 0,5
n-Pentane 0,001 à 0,5
Hexanes + somme de tous les
0,001 à 1,0
hydrocarbures C et supérieurs
6
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NOTE 1 Les hydrocarbures supérieurs au n-pentane sont désignés comme le «pseudo-constituant» C , mesuré
6+
comme un pic composite et étalonné en tant que tel. Les propriétés de C sont calculées à partir des analyses détaillées
6+
du C individuel et des hydrocarbures supérieurs par une analyse étendue ou à partir de données d’archives.
6

NOTE 2 L’oxygène n’est pas un constituant normal du gaz naturel et on se s’attendrait pas à le trouver dans le gaz
échantillonné pour un instrument en ligne. Si de l’oxygène est présent suite à la contamination de l’air, il sera mesuré avec
l’azote. La valeur résultante (azote + oxygène) sera légèrement erronée en raison de la faible différence entre les
réponses du détecteur pour l’oxygène et pour l’azote. Néanmoins, le résultat pour le mélange gaz naturel/air sera
raisonnablement exact car aucun de ces deux constituants ne contribue au pouvoir calorifique.
NOTE 3 La teneur en hélium et la teneur en argon sont considérées comme négligeables et invariables si bien que
l’hélium et l’argon n’ont pas besoin d’être déterminés.
2 Références normatives
Les documents normatifs suivants contiennent des dispositions qui, par suite de la référence qui y est faite,
constituent des dispositions valables pour la présente partie de l'ISO 6974. Pour les références datées, les
amendements ultérieurs ou les révisions de ces publications ne s’appliquent pas. Toutefois, les parties
prenantes aux accords fondés sur la présente partie de l'ISO 6974 sont invitées à rechercher la possibilité
d'appliquer les éditions les plus récentes des documents normatifs indiqués ci-après. Pour les références non
datées, la dernière édition du document normatif en référence s’applique. Les membres de l'ISO et de la CEI
possèdent le registre des Normes internationales en vigueur.
ISO 6142, Analyse des gaz — Préparation des mélanges de gaz pour étalonnage — Méthode gravimétrique.
ISO 6974-1:2000, Gaz naturel — Détermination de la composition avec une incertitude définie par
chromatographie en phase gazeuse — Partie 1: Lignes directrices pour l’analyse sur mesure.
1)
ISO 6974-2 , Gaz naturel — Détermination de la composition avec une incertitude définie par chromatographie
en phase gazeuse — Partie 2: Caractéristiques du système de mesure et statistiques pour le traitement des
données.
ISO 7504:1984, Analyse des gaz — Vocabulaire.
3 Principe
La détermination de l’azote, du dioxyde de carbone et des hydrocarbures C à C s’effectue par
1 6+
chromatographie en phase gazeuse, à l’aide d’un dispositif de changement de colonne/rétrobalayage comme
indiqué à la Figure 1. Les trois colonnes de chromatographie sont reliées par des vannes à six voies pour les
opérations d’injection d’échantillons et de rétrobalayage (ou sinon une seule vanne à dix voies est utilisée)
vers un détecteur à conductibilité thermique (TCD) utilisé pour la quantification.
Un seul échantillon est tout d’abord injecté dans la colonne de séparation selon le point d’ébullition, divisée en
une section courte et une section longue. Les hydrocarbures C et plus lourds sont retenus au départ dans la
6
section courte de la colonne. La section longue de la colonne retient les hydrocarbures C à C . Les
3 5
constituants plus légers (azote, méthane, dioxyde de carbone et éthane) passent rapidement et sans
modification par la colonne de séparation selon le point d’ébullition pour arriver dans une colonne de billes de
polymère poreux, adaptée pour les retenir et les séparer. Suite à un rétrobalayage accéléré de la colonne
courte située le plus près possible du détecteur, les hydrocarbures C plus lourds (déterminés comme un
6+
«pseudo-constituant» recombiné plutôt que par la somme des mesurages de chacun des constituants) sont
élués d’abord puis quantifiés comme étant un seul pic. Ensuite, à partir de la plus longue section de la
colonne, située plus loin du détecteur, les hydrocarbures C à C sont séparés puis quantifiés par le TCD.
3 5
Enfin, en canalisant le gaz vecteur dans la colonne de perles de polymère poreux, les constituants plus légers,

1) Norme internationale publiée après la parution de la version anglaise.
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c’est-à-dire l’azote, le dioxyde de carbone, le méthane et l’éthane, sont séparés puis quantifiés par le
détecteur. Une vanne à six voies relie cette colonne au flux de gaz vecteur ou bien la contourne pendant le
mesurage des constituants C à C .
3 5
Les séparations qui ont lieu dans les colonnes se répartissent comme suit:
La colonne 1 retient les constituants C prêts pour le rétrobalayage comme un seul pic composite.
6+
La colonne 2 sépare le propane, l’iso-butane, le n-butane, le néo-pentane, l’iso-pentane et le n-pentane (qui
sont élués une fois que le C a quitté la colonne 1).
6+
La colonne 3 retient et sépare l’azote, le méthane, le dioxyde de carbone et l’éthane qui sont élués une fois
que le n-pentane a quitté la colonne 2.
4 Matériels
4.1 Gaz vecteur hélium, pur à plus de 99,99 % et ne contenant ni oxygène ni eau.
4.2 2-2-Diméthylbutane, utilisé pour vérifier le rétrobalayage complet de C , pur à 95 %.
6+
4.3 Mélanges gazeux de référence de travail (WRM), dont la composition choisie doit être proche de
celle de l’échantillon attendu.
Une bouteille de gaz naturel réseau, contenant tous les constituants mesurés par cette méthode, est à utiliser
par le laboratoire comme gaz de contrôle. Les mélanges gazeux de référence de travail doivent être préparés
conformément à l’ISO 6142. Le mélange gazeux de référence de travail doit contenir au moins de l’azote, du
dioxyde de carbone, du méthane, de l’éthane, du propane, du n-butane, de l’iso-butane et éventuellement de
l’iso-pentane, du n-pentane, du néo-pentane et du n-hexane.
5 Appareillage
5.1 Système de chromatographie en phase gazeuse de laboratoire, se composant des éléments
suivants.
5.1.1 Chromatographe en phase gazeuse, capable de fonctionner de manière isotherme et équipé des
éléments suivants:
a) four de colonne, capable d’être maintenu à ± 0,1 °C dans une gamme de température de 70 °C à
105 °C;
b) four de vannes, capable d’être maintenu dans la gamme de température de 70 °C à 105 °C ou bien
ayant la possibilité de mettre en place les vannes dans le four de colonne;
c) régulateurs de débit, capables de réguler le débit du gaz vecteur.
5.1.2 Système d’injection, se composant d’une vanne V1 d’injection d’échantillon à dix voies et utilisé
aussi pour le rétrobalayage des constituants C (deux vannes à six voies peuvent être utilisées pour cette
6+
application en utilisant le même principe de fonctionnement). Voir Figure 1.
5.1.3 Vanne d’isolement de colonne, à six voies, pour contourner la colonne de billes de polymère poreux
(colonne 3). Voir vanne 2 sur la Figure 1.
5.1.4 Colonnes métalliques remplies avec 28 % de DC-200/500 sur Chromosorb PAW ou 15 % de
DC-200/500 sur Porapak N, répondant aux exigences de performances indiquées en 6.3 et se composant
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des matériaux de remplissage suivants avec les dimensions suivantes, données comme exemples, pour une
utilisation avec des vannes d’injection et un TCD conventionnels et déjà disponibles.
Une autre combinaison équivalente de colonnes donnant des séparations similaires et répondant aux
exigences de performances peut être utilisée. Des microcolonnes remplies ou même des colonnes capillaires
peuvent être choisies avec des systèmes d’injection et de détection dimensionnés comme il convient; dans ce
cas, les détails du remplissage et du film du revêtement seraient différents.
Les colonnes doivent répondre aux exigences suivantes:
a) tube métallique:
 colonne 1: longueur de 0,75 m (2,5 ft), diamètre intérieur de 2 mm [diamètre extérieur de 3,17 mm
(1/8 in)]
 colonne 2: longueur de 5,2 m (17 ft), diamètre intérieur de 2 mm [diamètre extérieur de 3,17 mm
(1/8 in)]
 colonne 3: longueur de 2,4 m (4 ft), diamètre intérieur de 2 mm [diamètre extérieur de 3,17 mm
(1/8 in)]
b) remplissage:
 colonne 1: 28 % de DC-200/500 sur Chromosorb PAW (45 mesh ASTM à 60 mesh ASTM)
 colonne 2: 28 % de DC-200/500 sur Chromosorb PAW (45 mesh ASTM à 60 mesh ASTM)
 colonne 3: 15 % de DC-200/500 sur Porapak N (50 mesh ASTM à 80 mesh ASTM) pour la
séparation de l’azote, du méthane, du dioxyde de carbone et de l’éthane
NOTE Les colonnes 1 et 2 sont des colonnes permettant une séparation selon le point d’ébullition pour la
séparation du propane, de l’iso-butane, du n-butane, du néo-pentane, de l’iso-pentane et du n-pentane. Il s’agit en
fait d’une seule colonne divisée en une section courte et une section longue pour le rétrobalayage rapide des
constituants C ver
...