ISO 12213-2-2006 Natural gas - Calculation of compression factor - Part 2 Calculation using molar-composition analysis《天然气 计算压缩因子 第2部分 利用摩尔成分分析计算》.pdf

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1、 Numro de rfrence ISO 12213-2:2006(F) ISO 2006NORME INTERNATIONALE ISO 12213-2 Deuxime dition 2006-11-15Gaz naturel Calcul du facteur de compression Partie 2: Calcul partir de lanalyse de la composition molaire Natural gas Calculation of compression factor Part 2: Calculation using molar-composition

2、 analysis ISO 12213-2:2006(F) PDF Exonration de responsabilit Le prsent fichier PDF peut contenir des polices de caractres intgres. Conformment aux conditions de licence dAdobe, ce fichier peut tre imprim ou visualis, mais ne doit pas tre modifi moins que lordinateur employ cet effet ne bnficie dune

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7、pyright office Case postale 56 CH-1211 Geneva 20 Tel. + 41 22 749 01 11 Fax + 41 22 749 09 47 E-mail copyrightiso.org Web www.iso.org Version franaise parue en 2009 Publi en Suisse ii ISO 2006 Tous droits rservsISO 12213-2:2006(F) ISO 2006 Tous droits rservs iii Sommaire Page Avant-propos. iv 1 Doma

8、ine dapplication 1 2 Rfrences normatives 1 3 Termes et dfinitions 1 4 Mthode de calcul. 2 4.1 Principe 2 4.2 quation AGA8-92DC . 2 4.3 Variables dentre . 3 4.4 Plages dapplication . 3 4.5 Incertitude 5 5 Programme informatique . 7 Annexe A (normative) Symboles et units 8 Annexe B (normative) Descrip

9、tion de la mthode AGA8-92DC 10 Annexe C (normative) Exemples de calculs 19 Annexe D (normative) Facteurs de conversion pour la pression et la temprature . 20 Annexe E (informative) Performance pour des plages dapplication plus tendues 21 Annexe F (informative) Sous-routines en langage Fortran pour l

10、a mthode AGA8-92DC . 26 Bibliographie 33 ISO 12213-2:2006(F) iv ISO 2006 Tous droits rservsAvant-propos LISO (Organisation internationale de normalisation) est une fdration mondiale dorganismes nationaux de normalisation (comits membres de lISO). Llaboration des Normes internationales est en gnral c

11、onfie aux comits techniques de lISO. Chaque comit membre intress par une tude a le droit de faire partie du comit technique cr cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec lISO participent galement aux travaux. LISO collabore troitement avec

12、 la Commission lectrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation lectrotechnique. Les Normes internationales sont rdiges conformment aux rgles donnes dans les Directives ISO/CEI, Partie 2. La tche principale des comits techniques est dlaborer les Normes internationales. Les pr

13、ojets de Normes internationales adopts par les comits techniques sont soumis aux comits membres pour vote. Leur publication comme Normes internationales requiert lapprobation de 75 % au moins des comits membres votants. Lattention est appele sur le fait que certains des lments du prsent document peu

14、vent faire lobjet de droits de proprit intellectuelle ou de droits analogues. LISO ne saurait tre tenue pour responsable de ne pas avoir identifi de tels droits de proprit et averti de leur existence. LISO 12213-2 a t labore par le comit technique ISO/TC 193, Gaz naturel, sous-comit SC 1, Analyse du

15、 gaz naturel. Cette deuxime dition annule et remplace la premire dition (ISO 12213-2:1997), dont le Tableau 1 a fait lobjet dune rvision technique. LISO 12213 comprend les parties suivantes, prsentes sous le titre gnral Gaz naturel Calcul du facteur de compression: Partie 1: Introduction et lignes d

16、irectrices Partie 2: Calcul partir de lanalyse de la composition molaire Partie 3: Calcul partir des caractristiques physiques NORME INTERNATIONALE ISO 12213-2:2006(F) ISO 2006 Tous droits rservs 1 Gaz naturel Calcul du facteur de compression Partie 2: Calcul partir de lanalyse de la composition mol

17、aire 1 Domaine dapplication LISO 12213 spcifie des mthodes pour le calcul des facteurs de compression des gaz naturels, des gaz naturels contenant un adjuvant synthtique et de mlanges similaires dans des conditions telles que le mlange ne peut exister que sous forme gazeuse. La prsente partie de lIS

18、O 12213 spcifie une mthode pour le calcul des facteurs de compression lorsque la composition dtaille du gaz par fractions molaires est connue, ainsi que les pressions et les tempratures correspondantes. La mthode est applicable au gaz de qualit rseau dans les plages de pression, p, et de temprature,

19、 T, dans lesquelles seffectuent normalement les oprations de transport et de distribution, avec une incertitude de lordre de 0,1 %. Elle peut sappliquer, avec une incertitude plus leve, des plages plus tendues de composition des gaz, de pression et de temprature (voir Annexe E). LISO 12213-1 fournit

20、 plus de dtails concernant le domaine et le champ dapplication de la mthode. 2 Rfrences normatives Les documents de rfrence suivants sont indispensables pour lapplication du prsent document. Pour les rfrences dates, seule ldition cite sapplique. Pour les rfrences non dates, la dernire dition du docu

21、ment de rfrence sapplique (y compris les ventuels amendements). ISO 6976, Gaz naturel Calcul du pouvoir calorifique, de la masse volumique, de la densit relative et de lindice de Wobbe partir de la composition ISO 12213-1, Gaz naturel Calcul du facteur de compression Partie 1: Introduction et lignes

22、 directrices ISO 80000-4, Grandeurs et units Partie 4: Mcanique ISO 80000-5, Grandeurs et units Partie 5: Thermodynamique 3 Termes et dfinitions Pour les besoins du prsent document, les termes et dfinitions donns dans lISO 12213-1 sappliquent. ISO 12213-2:2006(F) 2 ISO 2006 Tous droits rservs4 Mthod

23、e de calcul 4.1 Principe La mthode recommande utilise une quation base sur le concept selon lequel tout gaz naturel peut tre caractris de manire unique pour le calcul de ses proprits volumtriques par lanalyse de composants. Cette analyse ainsi que la pression et la temprature sont utilises comme don

24、nes dentre pour la mthode. La mthode utilise une analyse dtaille de la composition molaire dans laquelle il convient de reprsenter tous les composants prsents en des quantits suprieures une fraction molaire de 0,000 05. Classiquement, ceux-ci incluent tous les hydrocarbures alcanes jusqu C 7ou C 8ai

25、nsi que lazote, le dioxyde de carbone et lhlium. Dans le cas dautres gaz, dautres composants tels que la vapeur deau, lhydrogne sulfur et lthylne doivent tre pris en considration (voir Rfrence 1 dans la Bibliographie). Dans le cas de gaz manufacturs, lhydrogne et le monoxyde de carbone reprsentent a

26、ussi de possibles composants significatifs. 4.2 quation AGA8-92DC Le facteur de compression est dtermin au moyen de lquation dtaille de caractrisation AGA8 (ci-aprs nomme lquation AGA8-92DC). Il sagit dune quation tendue de type viriel. Lquation est dcrite dans le Rapport N 8 de lAGA 1 . Elle peut s

27、crire sous la forme suivante: ( ) ( ) 18 58 * mr rr r 13 13 1e x p nn n kb k nn n n n n nn ZB CC bc k c = =+ + (1) o Z est le facteur de compression; B est le second coefficient du viriel; mest la densit molaire (moles par unit de volume); rest la densit rduite; b n , c n , k nsont des constantes (v

28、oir Tableau B.1); n C sont des coefficients qui sont fonction de la temprature et de la composition. La densit rduite rest lie la densit molaire mpar lquation 3 rm K = (2) o K est un paramtre de taille du mlange. La densit molaire peut tre exprime comme ( ) m p ZRT = (3) o p est la pression absolue;

29、 R est la constante des gaz parfaits; T est la temprature absolue. ISO 12213-2:2006(F) ISO 2006 Tous droits rservs 3 Z est calcul de la manire suivante: on calcule dabord les valeurs de B et de n C (n = 13 58) laide des relations indiques dans lAnnexe B. On rsout alors simultanment les quations (1)

30、et (3) pour met Z au moyen dune mthode numrique adquate (voir Figure B.1). 4.3 Variables dentre Les variables dentre requises pour lquation AGA8-92DC sont la pression absolue, la temprature absolue et la composition molaire. La composition des composants suivants est requise, sous forme de fraction

31、molaire: azote, dioxyde de carbone, argon, mthane, thane, propane, n-butane, mthyl-2-propane (isobutane), n-pentane, mthyl-2- butane (isopentane), hexanes, heptanes, octanes, nonanes, dcanes, hydrogne, monoxyde de carbone, hydrogne sulfur, hlium, oxygne et eau. NOTE Si les fractions molaires des hep

32、tanes, octanes, nonanes et dcanes ne sont pas connues, alors lutilisation dune fraction du composite C 6+peut tre acceptable. Il convient que lutilisateur effectue une analyse de sensibilit afin de contrler si une approximation particulire de ce type dtriore le rsultat. Tous les composants dont la f

33、raction molaire est suprieure 0,000 05 doivent tre comptabiliss. Les composants ltat de trace (comme lthylne) doivent tre traits comme indiqu dans le Tableau 1. Si la composition est connue sous forme de fractions volumiques, celles-ci doivent tre converties en fractions molaires au moyen de la mtho

34、de indique dans lISO 6976. La somme de toutes les fractions molaires doit tre gale lunit 0,000 1 prs. 4.4 Plages dapplication 4.4.1 Gaz de qualit rseau Les plages dapplication pour le gaz de qualit rseau sont celles dfinies ci-aprs: pression absolue 0 MPa u p u 12 MPa temprature 263 K u T u 338 K po

35、uvoir calorifique suprieur 30 MJm 3u H Su 45 MJm 3densit relative 0,55 u d u 0,80 Les fractions molaires des composants du gaz naturel doivent se trouver dans les plages suivantes: mthane 0,7 u x CH 4u 1,00 azote 0 u x N 2u 0,20 dioxyde de carbone 0 u x CO 2u 0,20 thane 0 u x C 2 H 6u 0,10 propane 0

36、 u x C 3 H 8u 0,035 butanes 0 u x C 4 H 10u 0,015 pentanes 0 x C 5 H 12u 0,005 hexanes 0 u x C 6u 0,001 heptanes 0 u x C 7u 0,000 5 octanes plus hydrocarbures suprieurs 0 u x C 8+u 0,000 5 hydrogne 0 u x H 2u 0,10 ISO 12213-2:2006(F) 4 ISO 2006 Tous droits rservsmonoxyde de carbone 0 u x COu 0,03 hl

37、ium 0 u x Heu 0,005 eau 0 u x H 2 Ou 0,000 15 Tout composant pour lequel x iest infrieur 0,000 05 peut tre nglig. Les composants mineurs et ltat de trace sont numrs dans le Tableau 1. Tableau 1 Composants mineurs et ltat de trace Composant mineur et ltat de trace Composant attribu Oxygne Oxygne Argo

38、n, non, krypton, xnon Argon Hydrogne sulfur Hydrogne sulfur Oxyde nitreux Dioxyde de carbone Ammoniac Mthane thylne, actylne, mthanol (alcool mthylique), cyanure dhydrogne thane Propylne, propadine, mthanethiol (mthylmercaptan) Propane Butnes, butadines, sulfure de carbonyle (oxysulfure de carbone),

39、 dioxyde de soufre n-Butane No-pentane, pentnes, benzne, cyclopentane, sulfure de carbone n-Pentane Tous les isomres C 6 , cyclohexane, tolune, mthylcyclopentane n-Hexane Tous les isomres C 7 , thylcyclopentane, mthylcyclohexane, cycloheptane, thylbenzne, xylnes n-Heptane Tous les isomres C 8 , thyl

40、cyclohexane n-Octane Tous les isomres C 9n-Nonane Tous les isomres C 10et tous les hydrocarbures suprieurs n-Dcane La mthode ne sapplique quaux mlanges ltat gazeux de phase unique (au-dessus du point de rose) dans les conditions de temprature et de pression concernes. 4.4.2 Plages dapplication plus

41、tendues Les plages dapplication soumises essai au-del des limites indiques en 4.4.1 sont les suivantes: pression absolue 0 MPa u p u 65 MPa temprature 225 K u T u 350 K densit relative 0,55 u d u 0,90 pouvoir calorifique suprieur 20 MJm 3u H Su 48 MJm 3ISO 12213-2:2006(F) ISO 2006 Tous droits rservs

42、 5 Les fractions molaires admises pour les principaux composants du gaz naturel sont les suivantes: mthane 0,50 u x CH 4u 1,00 azote 0 u x N 2u 0,50 dioxyde de carbone 0 u x CO 2u 0,30 thane 0 u x C 2 H 6u 0,20 propane 0 u x C 3 H 8u 0,05 hydrogne 0 u x H 2u 0,10 Les limites pour les composants mine

43、urs et ltat de trace des gaz sont indiques en 4.4.1 pour le gaz de qualit rseau. Pour lutilisation de la mthode en dehors de ces plages, voir Annexe E. 4.5 Incertitude 4.5.1 Incertitude pour le gaz de qualit rseau Lincertitude des rsultats pour tous les gaz de qualit rseau dans les limites indiques

44、en 4.4.1 est 0,1 % (pour la plage de temprature de 263 K 350 K et des pressions allant jusqu 12 MPa) (voir Figure 1). Pour les tempratures suprieures 290 K et les pressions allant jusqu 30 MPa, lincertitude du rsultat est aussi 0,1 %. Pour des tempratures infrieures, lincertitude de 0,1 % est au moi

45、ns maintenue pour des pressions allant jusqu 10 MPa environ. Ce niveau dincertitude a t dtermin par comparaison avec la banque de donnes du GERG des mesures du facteur de compression pour les gaz naturels2, 3 . Une comparaison dtaille a aussi t ralise avec les donnes de pVT du GRI sur les mlanges si

46、muls de gaz naturels prpars par gravimtrie 4, 5 . Lincertitude de mesure dans les deux banques de donnes utilises pour tester la mthode est de lordre de 0,1 %. 4.5.2 Incertitude des plages dapplication plus tendues Les incertitudes estimes pour les calculs des facteurs de compression au-del des limi

47、tes de qualit indiques en 4.4.1 sont commentes dans lAnnexe E. 4.5.3 Impact des incertitudes sur les variables dentre Le Tableau 2 contient une numration des valeurs type pour les incertitudes sur les variables dentre correspondantes. Ces valeurs peuvent tre obtenues dans des conditions optimales de fonctionnement. Comme ligne directrice uniquement, une analyse de propagation derreur en utilisant les incertitudes sur les variable