Zuidwal: Expansieturbine als efficiënte koelmachine

Er wordt al meer dan 13 jaar gas gewonnen in de concessie Zuidwal. Voor de behandeling van dit aardgas wordt gebruik gemaakt van een gasexpansieturbine.
Zuidwal ligt in de Waddenzee, op ongeveer 17 kilometer ten westen van Harlingen. Het gas komt aan land in deze havenplaats, waar door TotalFinaElf E&P een moderne gasbehandelingsinstallatie is gebouwd. Het gas wordt hier gedroogd met glycol en vervolgens worden de hogere koolwaterstofverbindingen vloeibaar gemaakt door het gas te koelen tot 22 ºC onder nul. Dit aardgascondensaat is een grondstof voor de chemische industrie en wordt hier per tankschip afgevoerd. Om het aardgas zover te koelen dat de hogere koolwaterstoffen condenseren, kan men verschillende technieken gebruiken. De simpelste is het verlagen van de druk met een smoorklep, waarbij het Joule-Thompson effect zorgt voor een daling van de temperatuur. Een andere methode is gebruik van een koelmachine. Beide methoden zijn energetisch niet gunstig. Met de smoorklep is een vrij forse drukdaling nodig om de gewenste temperatuur te bereiken. Dat betekent, dat er energie in een compressor verbruikt moet worden om het gas weer op de druk te krijgen die in het transportnet nodig is. Bij gebruik van een compressorkoelmachine daalt de gasdruk niet, maar de koelcompressoren verbruiken veel elektriciteit.
TotalFinaElf heeft daarom bij het ontwerp van de installatie in Harlingen gekozen voor een expansieturbine. In deze turbine hoeft de gasdruk veel minder gereduceerd te worden dan in de smoorklep, om de min 22 ºC te bereiken. Bovendien drijft de expansieturbine een gascompressor aan. Deze verhoogt de druk in het aardgas weer nadat het condensaat is afgescheiden.
De installatie heeft een aantal jaren op de natuurlijke druk gewerkt. Wegens de daling van de druk in het reservoir heeft men inmiddels gascompressoren, die worden aangedreven door gasturbines, in bedrijf. Om het gas te kunnen leveren aan het transportnet is een druk van circa 70 bar nodig. De gascompressoren leveren een druk van ongeveer 85 bar. Het verschil is nodig om de drukverliezen voor droging en vloeistofafscheiding te compenseren. Zonder de expansieturbine moeten de gasturbines harder werken, omdat de, als reservesysteem dienende, smoorkleppen een veel hogere druk nodig hebben. De expansieturbine bespaart per dag enkele tienduizenden kubieke meters aardgas!
De expansieturbine werkt op een geringe drukratio met een ingaande druk van ongeveer 76 bar en een uitgaande van ongeveer 65 bar. De turbine heeft vanaf het begin steeds probleemloos gedraaid. "Hij loopt als een zonnetje", zeggen de technici van het gasbehandelingscentrum dan ook.

 

IJs zet zich af op de expander en pijpleidingen door de lage temperatuur van het gas (-22 ºC)