Sintesis Komposit Surfaktan/Nanosilika Performansi Tinggi Dengan Metode Fase Liquid

Mawarani, Lizda JOhar (2023) Sintesis Komposit Surfaktan/Nanosilika Performansi Tinggi Dengan Metode Fase Liquid. Doctoral thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 02211860010001-Dissertation.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 April 2025. Download (3MB) | Request a copy

Abstract

Sumur gas yang mengalami penumpukan cairan akan semakin menurun produksinya dan jika tidak diatasi dapat menyebabkan sumur mati meskipun kandungan gas masih cukup banyak. Salah satu cara mengatasinya dan termasuk yang paling sederhana, mudah, dan murah adalah menggunakan surfaktan. Karena itu penelitian untuk meningkatkan stabilitas surfaktan terus dilakukan termasuk dengan penambahan nanopartikel. Dalam penelitian ini dibuat komposit surfaktan/nanosilika dengan meode fase liquid, yakni semua komponen dalam fasa liquid, untuk memotong proses sehingga lebih ekonomis. Ada dua metode fasa liquid yang digunakan, yakni metode sol gel (proses batch) dan karbonasi menggunakan kolom gelembung (proses kontinu). Surfaktan anionik sodium lauril sulfat (SLS) dikompositkan dengan nanosilika agar performansinya sebagai agen pembusa untuk pengurasan cairan pada sumur gas dapat meningkat. Pada penelitian pendahuluan dibuat komposit surfaktan/nanosilika dengan surfaktan campuran SLS dan polisorbat dengan perbandingan 9:1. Nanosilika dibuat dalam bentuk sol yang sumber silikanya dari natrium silikat. Penambahan nanosilika sebesar 30 ppm dapat meningkatkan kestabilan busa hingga penurunan busa yang terjadi hanya sebesar 5,24% setelah 6 jam dan 5,74% setelah 24 jam. Berikutnya disintesis komposit surfaktan/nanosilika menggunakan surfaktan SLS dan nanosilika juga dalam hidrosol seperti sebelumnya. Dari penelitian ini dipahami bahwa nanosilika yang telah berinteraksi dengan molekul surfaktan, ketika menjadi busa, akan diadsorpsi ke antarmuka gas-cair untuk membentuk film dengan partikel padat yang mencegah penggabungan gelembung busa. Hal inilah yang menyebabkan terjadinya peningkatan stabilitas busa dan efisiensi pengurasan cairan. Konsentrasi nanosilika sebagai zat penstabil tidak perlu tinggi jika diberikan waktu yang cukup bagi silika untuk berinteraksi dengan surfaktan. Dari hasil karakterisasi statik dan dinamik diketahui bahwa komposit surfaktan/nanosilika dengan 0,03% nanosilika memiliki performansi terbaik dengan stabilitas busa sebesar 72% pada suhu 80 °C dan efisiensi unloading sebesar 97,5% pada suhu 100 °C. Komposit ini memiliki performansi yang cukup tinggi sebagai agen pembusa untuk pengurasan cairan pada sumur gas, yakni tahan pada suhu setinggi 100 °C, pada salinitas hingga 10% dan pada kandungan hidrokarbon hingga 50%. Pada penelitian selanjutnya dilakukan pengembangan metode fase liquid dengan karbonasi melalui proses kontinu menggunakan kolom gelembung agar kapasitas produksi komposit surfaktan/ nanosilika yang tinggi dapat diwujudkan. Pembentukan nanopartikel silika dalam metode ini diinduksi oleh gas CO2 yang secara bersamaan mengadsorpsi SLS. Performansi busa dari komposit surfaktan/nanosilika yang dihasilkan dengan metode ini sebanding dengan metode sintesis skala kecil (sol-gel). Keberhasilan produksi komposit surfaktan/nanosilika dalam reaktor kolom gelembung membuka peluang bagi diproduksinya agen pembusa untuk menguras cairan dalam skala besar di lapangan.
================================================================================================================================
Gas wells with liquid loading problems will decrease their production, so
they must be addressed. The use of surfactants in overcoming this problem is the
simplest, easiest, and cheapest solution. Then it was developed to increase its
stability by adding nanoparticles. In this study, a surfactant/nanosilica composite
was made using the liquid phase method, all components are in the liquid phase, to
cut the process so that it is more economical. There are two liquid phase methods
used, the sol gel method (batch process) and carbonation using a bubble column
(continuous process). Sodium lauryl sulfate (SLS) anionic surfactant is composited
with nanosilica so that its performance as a foaming agent for liquid unloading in
gas wells can be increased. In the preliminary study a surfactant/nanosilica
composite was prepared with a mixture of SLS and polysorbate surfactants with a
ratio of 9:1. Nanosilika was prepared in a hydrosol with a silica source from sodium
silicate. The addition of 30 ppm of nanosilica has increased the stability of the foam
so that the foam decreased only by 5.24% after 6 hours and 5.74% after 24 hours.
Then the surfactant/nanosilika composite was synthesized using SLS and
nanosilika also in a hydrosol as before. From this study it is known that nanosilica
which has interacted with surfactant molecules, when it becomes foam, will be
adsorbed onto the gas-liquid interface to form a film with solid particles which
prevents coalescence of foam bubbles. It what causes increasing foam stability and
efficiency of liquid unloading. The concentration of nanosilica as a stabilizing agent
was unnecessarily high if sufficient time is given for the silica to contact with the
surfactant. From the results of static and dynamic characterization it is known that
the surfactant/nanosilica composite with 0.03% nanosilica has the best performance
with a foam stability of 72% at 80 °C and an unloading efficiency of 97.5% at 100
°C. It also had temperatures resistance as high as 100 °C, salinity resistance up to
10% and hydrocarbon content up to 50%.
In subsequent study, the development of a liquid phase method by
carbonation was carried out through a continuous process using a bubble column
so that high production capacities of surfactant/nanosilica composites could be
realized. The formation of silica nanoparticles in this method was induced by CO2
gas which simultaneously adsorbed SLS. The foam performance of the
surfactant/nanosilica composites produced by this method is comparable to that of
small-scale synthesis methods (sol gel). The success of surfactant/nanosilica
viii
composites production in a bubble column reactor opens up opportunities for the
production of foaming agents for liquid unloading on a large scale in the field.

Item Type:	Thesis (Doctoral)
Uncontrolled Keywords:	busa, pembusaan, nanosilika, surfaktan, pengurasan cairan, foam, foamability, nanosilica, surfactant, liquid unloading
Subjects:	T Technology > TP Chemical technology > TP248 Nanogels. Nanoparticles. T Technology > TP Chemical technology > TP994 Surface active agents.
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Chemical Engineering > 24001-(S3) PhD Thesis
Depositing User:	Lizda Johar Mawarani
Date Deposited:	24 Feb 2023 08:45
Last Modified:	24 Feb 2023 08:45
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/97701

Actions (login required)

View Item