ISO 6327-1981 Gas analysis Determination of the water dew point of natural gas Cooled surface condensation hygrometers《气体分析 天然气水露点的测定 用表面冷凝湿度计测定》.pdf

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1、Norme internationale INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION.MEWlYHAPOflHAR OPTAHM3AUMfl IlO CTAHflAPTM3AUMM.ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION Analyse des gaz - Dtermination du point de rose des gaz naturels - Hygromtres condensation -surface refroidie Gas analysis - Determination

2、of the water dew point of natural gas - Cooled surface condensation hygrometers Premire dition - 1981-03-15 CDU 665.612.3 : 543.27 : 533.275 Rf. no : ISO6327-1981 (F) Descripteurs : analyse de gaz, gaz naturel, hygromtre, essai, essai la vapeur deau, dtermination, pression de vapeur, humidit, point

3、de rose, matriel dessai. Prix bas sur 5 pages Avant-propos LISO (Organisation internationale de normalisation) est une fdration mondiale dorganismes nationaux de normalisation (comits membres de IISO). Llaboration des Normes internationales est confie aux comits techniques de 160. Chaque comit membr

4、e intress par une tude a le droit de faire partie du comit technique correspondant. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouverne- mentales, en liaison avec IISO, participent galement aux travaux. Les projets de Normes internationales adopts par les comits techniques sont soumi

5、s aux comits membres pour approbation, avant leur acceptation comme Normes inter- nationales par le Conseil de IISO. La Norme internationale ISO 6327 a t labore par le comit technique ISO/TC 158, Analyse des gaz, et a t soumise aux comits membres en septembre 1979. Les comits membres des pays suivan

6、ts lont approuve : Afrique du Sud, Rp. d France Pologne Allemagne, R.F. Inde Roumanie Australie Jamahiriya arabe libyenne Royaume-Uni Belgique Mexique Tchcoslovaquie Core, Rp. de Pays- Bas URSS gypte, Rp. arabe d Philippines Aucun comit membre ne la dsapprouve. 0 Organisation internationale de norma

7、lisation, 1981 l Imprim en Suisse NORME INTERNATIONALE ISO 63274981 (FI Analyse des gaz - Dtermination du point de rose des gaz naturels - Hygromtres condensation surface refroidie 1 Objet La prsente Norme internationale dcrit les hygromtres qui dterminent le point de rose des gaz naturels en dtecta

8、nt lapparition de la condensation de la vapeur deau sur une sur- face refroidie ou en contrlant la stabilit de la condensation sur cette surface. 2 Domaine dapplication Le point de rose des gaz naturels traits circulant dans les conduites de transport stend entre - 25 OC et + 5 OC, ce qui correspond

9、, selon la pression du gaz, des concentrations en eau de 50 200 ppm WV). Les hygromtres traits dans la prsente Norme internationale peuvent tre utiliss pour dterminer, sans talonnage, la pres- sion partielle de la vapeur deau dans un systme fonctionnant sous une pression totale, suprieure ou gale la

10、 pression atmosphrique. II existe une relation entre la pression partielle de vapeur deau et le point de rose observ, ce qui donne cette mthode le caractre dune mesure absolue. Lorsque le gaz contient des condensables une temprature voisine de, ou suprieure celle du point de rose, Iobserva- tion du

11、point de rose est plus dlicate. 3 Principe 3.1 Principe de lappareil Pour ce type dappareil, qui permet de dterminer lhumidit dun gaz par mesurage de son point de rose, une surface (gnralement un miroir mtallique), dont la temprature peut tre abaisse artificiellement et mesure avec prcision, est bal

12、aye par un chantillon du gaz considr. Cette surface est alors refroidie une temprature telle quune condensation dcelable y apparaisse sous forme de rose. Au-dessous de cette temprature, la condensation augmente avec le temps, alors quau-dessus, la condensation diminue ou ne se forme pas. Cette tempr

13、ature de surface correspond (pour toute application pratique) au point de rose du gaz pas- sant dans lappareil. 3.2 Obtention de la pression partielle de la vapeur deau gaz est la pression de vapeur sature correspondant au point de rose observ, pourvu que le gaz dans Ihygromtre soit la mme pression

14、que le gaz au moment de lchantillonnage. II existe des documents publis, disponibles, qui donnent la relation entre la pression de vapeur sature et la temprature. II est important de noter quen prsence de mthanol, cette mthode donne un point de rose correspondant lensemble eau + mthanol. Toutefois,

15、dans le cas o la quantit de mthanol est connue, lannexe donne, titre dinformation, les facteurs de correction permettant de dterminer le point de rose rel de leau. 3.3 Prhautions prendre II est essentiel que toutes les lignes dchantillonnage soient aussi courtes que possible et soient dimensionnes d

16、e manire produire une perte de charge ngligeable pendant la mesure. Les lignes dchantillonnage et Ihygromtre lexception du miroir, doivent tre une temprature au-dessus de celle du point de rose de leau. 4 Caractristiques gnrales de lappareil 4.1 Gnralits Un appareil condensation peut tre conu de dif

17、frentes faons. Les diffrences reposent principalement sur la nature de la surface de condensation, sur les mthodes utilises pour refroidir cette surface et pour rgler sa temprature, sur les mthodes utilises pour mesurer cette temprature de surface et sur les dispositifs de dtection de la condensatio

18、n. Le miroir et les composants associs sont normalement disposs dans une petite cellule traverse par un chantillon de gaz; aux hau- tes pressions, il faut sassurer que la rsistance mcanique et ltanchit de la cellule conviennent. II est recommand que le miroir soit facilement dmontable pour le nettoy

19、age. Des prcautions doivent tre prvues pour pouvoir faire la mesure en prsence dhydrocarbures condensables. On peut raliser la mesure par une mthode manuelle ou par une mthode automatique. La pression partielle de la vapeur deau dans les chantillons de Attention : les instructions du fabricant doive

20、nt tre satisfaites avant que le gaz a haute pression ne soit admis dans la cellule. 1 lSO63274981(F) 4.2 Types automatiques, types manuels Un appareil de mesure du point de rose peut tre concu pour faire des mesures isoles des moments diffrents ou pour faire un enregistrement plus ou moins continu.

21、Pour des mesu- res isoles, on peut choisir des mthodes de refroidissement du miroir qui impliquent une attention continue de loprateur cor- respondant aux modifications du dpt deau condense quil observe loeil nu. Lorsque lhumidit de lchantillon de gaz dcroit, cest-dire pour des tempratures de conden

22、sation plus basses, la quantit de vapeur deau passant dans lappareil par unit de temps est plus petite, de sorte que la vitesse de for- mation de la condensation est ralentie et quil devient plus diffi- cile destimer loeil nu si la condensation augmente ou dimi- nue. Lobservation du dpt peut tre fac

23、ilite par lemploi dune cellule photolectrique ou de tout autre dispositif sensi- ble la lumire, si lon dsire nemployer quun simple appareil indicateur en conservant le dispositif manuel de refroidisse- ment. Avec certains types dappareils manuels, il est trs difficile dobserver le point de rose en p

24、rsence dhydrocarbures condenss. Dans ce cas, on peut utiliser un barboteur huile de paraffine qui facilite lobservation. II est cependant trs important de connatre les principes impliqus par lemploi dun tel barboteur et les limitations de son emploi. Un quilibre se cre entre le gaz traversant le bar

25、boteur et Ihuile de paraffine quil contient, la temprature et la pres- sion du barboteur, et ceci entrane les ractions suivantes : a) Le premier gaz passant dans Ihuile de paraffine frache perd de leau dans la paraffine jusqu ce quil y ait quilibre; partir de ce moment la teneur en eau du gaz qui so

26、rt est la mme que celle du gaz qui entre. Par consquent, la temp- rature du barboteur doit tre suprieure celle du point de rose du gaz analys et une quantit suffisante de gaz doit tre passe dans le barboteur pour atteindre lquilibre avant de pouvoir procder aux observations. b) Jusqu obtention de lq

27、uilibre, il y- a passage des hydrocarbures lourds du gaz dans Ihuile de paraffine. Cest ce passage qui rduit le volume dhydrocarbures condensa- bles potentiels dans le gaz, qui masquait la mesure du point de rose de leau. Du fait du passage permanent de gaz, Ihuile de paraffine se charge en hydrocar

28、bures condensa- bles, leur concentration augmente donc dans le gaz. Lhuile de paraffine doit alors tre remplace et le barboteur doit tre de nouveau conditionn avant toute nouvelle observa- tion. Lappareil peut tre compltement automatique en utilisant le signal de sortie de la cellule photolectrique

29、pour stabiliser la temprature du miroir et le maintenir ainsi la temprature de condensation voulue. Un fonctionnement automatique est indispensable pour obtenir une lecture continue ou un enregis- trement. 4.3 clairage du miroir Les appareils manuels impliquent lobservation des condensa- tions loeil

30、 nu; si lon emploie une cellule photolectrique, le miroir est clair par une source lumineuse incorpore dans la cellule dessai. II est possible de disposer la lampe et la cellule photolectrique de plusieurs facons, pourvu que la diffusion, , dans la direction de lclairage en provenance du miroir, soi

31、t rduite par polissage de ce miroir. Dans tous les cas, le miroir doit tre propre avant lemploi. II est ncessaire de rduire la lumire diffuse parvenant la cel- lule en labsence de toute condensation. Les effets de lumire diffuse, en provenance des surfaces internes de la cellule, sont rduits par noi

32、rcissement de ces surfaces et cette prcaution peut tre complte par un systme optique particulier, de facon que seul le miroir soit clair et que la cellule photolectri- que voit seulement le miroir. 4.4 Mthodes de refroidissement du miroir et de rglage de sa temprature Les mthodes suivantes sont util

33、ises pour abaisser et rgler la temprature du miroir. Les mthodes dcrites en 4.4.1 et 4.4.2 demandent lattention constante dun oprateur et ne convien- nent pas pour les appareils automatiques. Pour les appareils automatiques, on emploie deux mthodes de refroidissement : le contact indirect avec un rf

34、rigrant ou le refroidissement par effet Peltier (thermolectrique) dcrites en 4.4.3 et 4.4.4. Dans tous les cas, la vitesse de refroidissement du miroir ne doit pas excder 1 OC par minute. 4.4.1 vaporation de solvant Un liquide volatil en contact avec la face arrire du miroir peut tre vapor et refroi

35、di par un passage dair. On emploie gn- ralement pour cela un soufflet main, mais il est prfrable dutiliser une source rglable dair comprim ou de tout autre gaz comprim convenable basse pression. Le liquide utilis peut tre de loxyde dthyle, qui est un liquide trs efficace assurant aisment un refroidi

36、ssement du miroir denviron 30 OC quand on utilise un soufflet main. Cependant si les risques de toxicit prsentent des inconvnients, on peut employer de lactone pour obtenir un refroidissement du miroir denviron 20 OC avec un soufflet main, ou un refroidissement suprieur en utilisant de lair comprim

37、ou tout autre gaz comprim con- venable. 4.4.2 Gaz refroidi par dtente adiabatique Le miroir peut tre refroidi en envoyant sur sa face arrire un gaz qui vient dtre dtendu travers un ajutage. Le dioxyde de carbone comprim, disponible dans de petits cylindres, est sou- vent employ pour cela, mais on pe

38、ut aussi utiliser dautres gaz tels que lair ou lazote comprim, le propane ou des hydrocar- bures halogns. On peut atteindre des tempratures de miroir dau moins 40 OC inferieures la temprature de lchantillon de gaz. 4.4.3 Contact indirect avec un rfrigrant Le miroir est reli un refroidisseur par lint

39、ermdiaire dune rsistance thermique. Normalement, une tige de cuivre massive est plonge dans le refroidisseur; elle est relie au miroir par un petit morceau de matriau isolant qui forme la rsistance ther- mique. Le miroir est chauff par un lment lectrique. Le con- trle de lintensit du courant permet

40、de rgler facilement et avec prcision la temprature du miroir. En utilisant de lazote liquide comme rfrigrant, on peut atteindre des tempratures 2 60 63274981 (F) de - 70 - 80 OC; pour des tempratures jusqu environ - 50 OC (et en fonction de la conception de lappareil), on uti- lise le mlange dioxyde

41、 de carbone solide et actone, et pour des tempratures jusqu environ - 30 OC, on peut utiliser du propane liquide. 4.4.4 Refroidissement par effet Peltier Un lment effet Peltier un seul tage permet normalement datteindre un refroidissement maximal denviron 50 OC. Deux tages peuvent donner un refroidi

42、ssement denviron 70 OC. La temprature du miroir peut tre rgle par variation du cou- rant circulant dans les lments effet Peltier, mais linertie thermique tend tre leve; un rglage plus rapide est possi- ble en maintenant un courant de refroidissement constant, en reliant le miroir une rsistance therm

43、ique, et en le chauffant au moyen dun dispositif lectrique rglable. 4.5 Mesurage de la temprature II est important de mesurer, de facon aussi prcise que possi- ble, la temprature du miroir o se forme le dpt. Pour viter des diffrences de temprature sur sa surface, il est prfrable de disposer dun miro

44、ir haute conductivit thermique. Les appareils manuels utilisent en gnral un thermomtre mer- cure et les appareils automatiques utilisent un capteur thermo- lectrique (par exemple, thermomtre rsistance, thermomtre thermistance ou thermocouple). 5 Sources derreur - Prcautions gnrales de mise en uvre 5

45、.1 Substances perturbatrices 5.1 .l Gnralits Des substances autres que le gaz et la vapeur deau peuvent sintroduire et affecter les caractristiques de fonctionnement de lappareil. Ces substances peuvent tre des particules soli- des, de la poussire, etc., qui peuvent se dposer sur le miroir. Des vape

46、urs autres que la vapeur deau peuvent se condenser sur le miroir. Des gaz solubles dans leau, introduits volontaire- ment ou accidentellement dans lenceinte dessai, peuvent aussi entraner un point de rose observ, diffrent du point de rose qui correspondrait la teneur relle en vapeur deau. 5.1.2 Impu

47、reth solides Si des impurets solides sont tout fait insolubles dans leau, elles ne modifient pas la temprature de condensation obser- ve, mais elles peuvent gner lobservation de la condensation. Dans un appareil automatique sans dispositif compensateur pour de telles impurets, celles-ci ont tendance bloquer son fonctionnement lorsque la quantit de condensat est faible. Les dfauts rsultant dun excs dimpurets solides sur le miroir se traduisent gnralement par une lvation inattendue de la temprature du miroir pendant quelques minutes et signalent la n