ISO 6974-5:2014 天然ガス—ガスクロマトグラフィーによる組成と関連する不確実性の決定—パート5:窒素、二酸化炭素、C1〜C5炭化水素およびC6 +炭化水素の等温法 | ページ 2

※一部、英文及び仏文を自動翻訳した日本語訳を使用しています。

序文

ISO (国際標準化機構) は、国家標準化団体 (ISO メンバー団体) の世界的な連合体です。国際規格の作成作業は通常、ISO 技術委員会を通じて行われます。技術委員会が設立された主題に関心のある各会員団体は、その委員会に代表される権利を有します。政府および非政府の国際機関も ISO と連携してこの作業に参加しています。 ISO は、電気技術の標準化に関するあらゆる事項について国際電気標準会議 (IEC) と緊密に協力しています。

この文書の作成に使用される手順と、そのさらなる保守を目的とした手順は、ISO/IEC 指令Part 1 部に記載されています。特に、さまざまなタイプの ISO 文書に必要なさまざまな承認基準に注意する必要があります。この文書は、ISO/IEC 指令Part 2 部 www.iso.org/directives の編集規則に従って起草されました。

この文書の要素の一部が特許権の対象となる可能性があることに注意してください。 ISO は、そのような特許権の一部またはすべてを特定する責任を負わないものとします。文書の作成中に特定された特許権の詳細は、序文および/または受け取った ISO 特許宣言リスト www.iso.org/patents に記載されます。

本書で使用されている商号は、ユーザーの便宜のために提供された情報であり、推奨を構成するものではありません。

適合性評価に関連する ISO 特有の用語や表現の意味の説明、および貿易の技術的障壁 (TBT) における WTO 原則への ISO の準拠に関する情報については、次の URL を参照してください。 序文 - 補足情報

この文書を担当する委員会は、ISO/TC 193, 天然ガス、小委員会 SC 1, 天然ガスの分析です

この第 2 版は、第 1 版 (ISO 6974-5:2000) を廃止し、置き換えます。

ISO 6974 は、 「天然ガス - ガスクロマトグラフィーによる組成および関連する不確実性の測定」という一般タイトルの下、次の部分で構成されています。

  • Part 1: 一般的なガイドラインと構成の計算
  • Part 2: 不確実性の計算
  • Part 3: 2 つのキャピラリカラムと 1 つの充填カラムを使用した、水素、ヘリウム、酸素、窒素、二酸化炭素および C8 までの炭化水素の定量
  • Part 4: 2 つのカラムを使用した実験室およびオンライン測定システムにおける窒素、二酸化炭素、C 1 ~ C 5および C 6 + 炭化水素の定量
  • Part 5: 窒素、二酸化炭素、C 1 ~ C 5炭化水素および C 6 + 炭化水素の等温法
  • Part 6: 3 つのキャピラリカラムを使用したヘリウム、酸素、窒素、二酸化炭素、C 1 ~ C 8炭化水素の定量

導入

ISO 6974 のこの部分では、オンライン プロセス アプリケーションに一般的に使用される天然ガスの分析方法が説明されていますが、実験室の機器にも適用できます。得られた組成データは、発熱量、密度、ウォッベ指数の計算に使用されます。

天然ガスには供給源に酸素が含まれておらず、存在する可能性のある酸素はサンプリング時の汚染によるものであると想定されます。

このクロマトグラフィー法の主な用途は、ISO 6976 に準拠した発熱量 (CV) の計算です。これは、特定の成分グループの分離能力を考慮して選択された複数のカラムが自動制御下で切り替えられるカラム切り替え技術に基づいています。

必要な注入は 1 回だけで、メソッドの最初の段階では C 6 + の加速バックフラッシュが行われます (これは、個々の成分の測定値の合計ではなく、再結合された「擬似成分」として測定されます)より軽い成分 (窒素、メタン、二酸化炭素、エタン) は適切な分離カラムに保管され、より重い C 3 ~ C 5炭化水素が溶出されます。次に、キャリアガスを適切なカラムに向け直すことによって、より軽い成分が分離されます。

上記成分の測定には熱伝導率検出器(TCD)が使用されます。

この方法を最初に設定するとき、測定の再現性は、テストガス (通常は典型的な天然ガス) のシリンダーを繰り返し分析することによって確立されます。各成分について、平均値と 2 および 3 の標準偏差を表す管理図が作成され、その後、分析装置の各校正後にこのテストガスが分析され、結果が管理図のデータと比較されます。分析装置の性能はこの手順によって評価されます。

メソッドの設定を変更すると、コンポーネントの応答に差異が生じ、その結果、(適用される場合には) 計算された不確実性が生じる可能性があります。このような状況では、データを既存の管理図に適合させることは適切な手順ではなく、メソッドを最初に設定したときに行われた操作を繰り返す必要があります。

ISO 6974 のこの部分は、ISO 6974-1 および ISO 6974-2 に従って天然ガスの組成を決定するために使用できる方法の 1 つを提供します。

1 スコープ

この国際規格のこの部分では、窒素、二酸化炭素、C 1 ~ C 5炭化水素の含有量を個別に定量するためのガスクロマトグラフィー法と、天然ガスサンプル中の炭素数 6 以上のすべての炭化水素を表す複合 C 6 + 測定について説明しています。表 1 に示す動作範囲内の成分を含むガスの分析に適用できます。

表 1 —コンポーネントの動作範囲

成分モル分率

%

分。最大。
窒素N20.122
二酸化炭素co0.0515
メタンch34100
エタンC2H60.123
プロパンC3H80.0510
イソブタンiC4H100.012.0
n-ブタンnC4H100.012.0
ネオペンタンネオ-C5H120.0050.35
イソペンタンiC5H120.0050.35
n-ペンタンnC5H120.0050.35
ヘキサン +C6 +0.0050.35
注 1 表 1 の動作範囲は、この方法が満足できることが証明されている範囲であり、指針として提供されています。ただし、そのような広い範囲の測定に成功したことが実証されているのであれば、より広い範囲を使用しない理由はありません。
注 2 n-ペンタンを超える炭化水素は、「擬似成分」C 6 + として表され、1 つの複合ピークとして測定され、そのように校正されます。 C 6 + の特性は、個々の C 6以上の炭化水素の拡張分析から計算されます。
注 3 酸素は天然ガスの通常の成分ではなく、オンライン機器にサンプリングされたガス中に存在するとは予想されません。空気汚染の結果として酸素が存在する場合は、窒素とともに測定されます。酸素と窒素の検出器応答間のわずかな違いにより、結果として得られる測定値 (窒素 + 酸素) には多少の誤差が生じます。
注 4 ヘリウムとアルゴンの含有量は、分析する必要がないほど十分に小さく変動すると想定されます。
注 5 ガスサンプルには、炭化水素凝縮物および/または水を含まないものとします。

2 規範的参照

以下の文書は、全部または一部がこの文書で規範的に参照されており、その適用には不可欠です。日付が記載された参考文献については、引用された版のみが適用されます。日付のない参照については、参照文書の最新版 (修正を含む) が適用されます。

  • ISO 6974-1, 天然ガス — ガスクロマトグラフィーによる組成および関連する不確実性の測定 — Part 1: 一般的なガイドラインと組成の計算
  • ISO 6974-2, 天然ガス — ガスクロマトグラフィーによる組成および関連する不確かさの測定 — Part 2: 不確かさの計算

参考文献

1ISO/IEC Guide 98-3:2008, 測定の不確かさ — Part 3: 測定における不確かさの表現に関するガイド (GUM:1995)
2ISO 6976, 天然ガス - 組成からの発熱量、密度、相対密度、ウォッベ指数の計算
3ISO 7504, ガス分析 — 語彙
4ISO 10723, 天然ガス — 分析システムの性能評価

Foreword

ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.

The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 www.iso.org/directives .

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For an explanation on the meaning of ISO specific terms and expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the WTO principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see the following URL: Foreword - Supplementary information

The committee responsible for this document is ISO/TC 193, Natural Gas, Subcommittee SC 1, Analysis of Natural Gas.

This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 6974-5:2000).

ISO 6974 consists of the following parts, under the general title Natural gas — Determination of composition and associated uncertainty by gas chromatography:

  • Part 1: General guidelines and calculation of composition
  • Part 2: Uncertainty calculations
  • Part 3: Determination of hydrogen, helium, oxygen, nitrogen, carbon dioxide and hydrocarbons up to C8 using two capillary columns and one packed column
  • Part 4: Determination of nitrogen, carbon dioxide and C1 to C5 and C6+ hydrocarbons for a laboratory and on-line measuring system using two columns
  • Part 5: Isothermal method for nitrogen, carbon dioxide, C1 to C5 hydrocarbons and C6+ hydrocarbons
  • Part 6: Determination of helium, oxygen, nitrogen, carbon dioxide and C1 to C8 hydrocarbons using three capillary columns

Introduction

This part of ISO 6974 describes a method for the analysis of natural gas that is commonly used for online process applications, but can be applied to laboratory instruments. The compositional data obtained are used for the calculation of calorific value, density and Wobbe index.

It is assumed that the natural gas does not contain any oxygen at source and that any oxygen which may be present is due to contamination during sampling.

The primary use of this chromatographic method is the calculation of calorific value (CV) according to ISO 6976. It is based on a column switching technique in which multiple columns, chosen for their separating ability for particular groups of components, are switched under automatic control.

Only one injection is necessary and the first phase of the method involves accelerated backflush of C 6 + (which is measured as a recombined “pseudo component” rather than by the summation of individual component measurements). Lighter components (nitrogen, methane, carbon dioxide and ethane) are stored on the appropriate separating column while the heavier, C 3 to C 5 hydrocarbons are eluted. The lighter components are then separated by redirecting carrier gas on to the appropriate column.

A Thermal Conductivity Detector (TCD) is used for measurement of the above components.

When the method is first set up, the repeatability of measurement is established by repetitive analysis of a cylinder of test gas, commonly a typical natural gas. For each component, a control chart showing the mean value, and the bounds representing 2 and 3 standard deviations, is drawn up. Subsequently, this test gas is analysed after each calibration of the analyser, and the results are compared with the data in the control charts. The performance of the analyser is assessed by this procedure.

Any change in the method setup can give rise to differences in component responses and hence (where applied) to calculated uncertainties. In these circumstances fitting data to an existing control chart is not a suitable procedure, and the operations that were undertaken when the method was first set up shall be repeated.

This part of ISO 6974 provides one of the methods that may be used for determining the compositions of natural gas in accordance with ISO 6974-1 and ISO 6974-2.

1 Scope

This part of this International Standard describes a gas chromatographic method for the quantitative determination of the content of nitrogen, carbon dioxide and C 1 to C 5 hydrocarbons individually and a composite C 6 + measurement, which represents all hydrocarbons of carbon number 6 and above in natural gas samples. It is applicable to the analysis of gases containing constituents within the working ranges given in Table 1.

Table 1 — Component working ranges

ComponentMole fraction

%

Min.Max.
NitrogenN20,122
Carbon dioxideco20,0515
Methanech434100
EthaneC2H60,123
PropaneC3H80,0510
iso-Butanei-C4H100,012,0
n-Butanen-C4H100,012,0
neo-Pentaneneo-C5H120,0050,35
iso-Pentanei-C5H120,0050,35
n-Pentanen-C5H120,0050,35
Hexanes +C6+0,0050,35
NOTE 1 The working ranges in Table 1 are those for which the method has been shown to be satisfactory, and are offered for guidance. However, there is no reason why wider ranges should not be used, provided that the successful measurement of such wider ranges has been demonstrated.
NOTE 2 Hydrocarbons above n-pentane are expressed as the “pseudo-component” C 6 + which is measured as one composite peak and calibrated as such. The properties of C 6 + are calculated from an extended analysis of the individual C 6 and higher hydrocarbons.
NOTE 3 Oxygen is not a normal constituent of natural gas and would not be expected to be present in gas sampled to an online instrument. If any oxygen is present as a result of air contamination, it will be measured with the nitrogen. The resulting measured (nitrogen + oxygen) value will be in error to a small extent because of the slight difference between the detector responses of oxygen and nitrogen.
NOTE 4 The helium and argon contents are assumed to be sufficiently small and unvarying that they need not be analysed for.
NOTE 5 The gas sample shall not contain any hydrocarbon condensate and/or water.

2 Normative references

The following documents, in whole or in part, are normatively referenced in this document and are indispensable for its application. For dated references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.

  • ISO 6974-1, Natural gas — Determination of composition and associated uncertainty by gas chromatography — Part 1: General guidelines and calculation of composition
  • ISO 6974-2, Natural gas — Determination of composition and associated uncertainty by gas chromatography — Part 2: Uncertainty calculations

Bibliography

1ISO/IEC Guide 98-3:2008, Uncertainty of measurement — Part 3: Guide to the expression of uncertainty in measurement (GUM:1995)
2ISO 6976, Natural gas — Calculation of calorific values, density, relative density and Wobbe index from composition
3ISO 7504, Gas analysis — Vocabulary
4ISO 10723, Natural gas — Performance evaluation for analytical systems