## EVALUASI KINERJA HEAT EXCHANGER E-401 PADA UNIT PE3 PT. LOTTE CHEMICAL TITAN NUSANTARA
Achmad Naufal Al Ghifary 1,* , Amanda Nabila Hasya 1 , Tubagus Riadz 2 , Lia Cundari 1
1 Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sriwijaya Jl. Raya Inderalaya-Prabumulih KM. 32
Inderalaya, 30662, Indonesia
2 PT. Lotte Chemical Titan Nusantara Jl. Raya Merak KM. 116 Cilegon, 42436, Indonesia
* Email: 03031281823042@student.unsri.ac.id

## Abstrak
Heat exchanger adalah peralatan yang digunakan dalam proses perpindahan panas antara fluida dingin dan panas yang memiliki perbedaan temperatur tanpa terjadi proses  perpindahan  massa  di  dalamnya.  Permasalahan  yang  ada  pada  alat heat exchanger berupa  pembentukan fouling yang  dapat  dipengaruhi  oleh  kondisi operasi  yaitu  temperatur  fluida.  Pembentukan fouling pada  alat heat  exchanger dapat  menurunkan  efisiensi  kerja  dari  alat  ini.  Dalam  laporan  ini,  dilakukan evaluasi kinerja heat exchanger E-401 pada Unit PE-3 PT.  Lotte Chemical Titan Nusantara  untuk  mengetahui  pengaruh  dari  gangguan  pembentukan fouling terhadap  kinerja  dari heat  exchanger E-401.  Evaluasi  kinerja heat  exchanger E- 401  diselesaikan  dengan  metode  perhitungan  Kern  yang  menggunakan  aplikasi Microsoft Excel. Penelitian ini mengambil data operasional heat exchanger E-401 dalam  rentang  periode  Agustus  hingga  Desember  2021  dengan  tingkat  efisiensi aktual  sebesar  64.07%;  47.15%;  63.53%;  66.08%;  73.23%.  Nilai fouling  factor hasil  perhitungan  data  aktual  sebesar  0.0002  m 2 h O C/kcal. Heat exchanger E-401 memenuhi  tingkat  efisiensi  desain  jika  mencapai  angka  74.5827%  dan  nilai fouling  factor desain  sebesar  0.0007  m 2 h O C/kcal.  Untuk  itu,  perlu  dilakukan optimasi desain heat exchanger agar meningkatkan efisiensi kinerja alat.
Kata Kunci: Heat Exchanger , Fouling Factor , Efisiensi
Performance evaluation of heat exchanger on PE3 unit of PT. Lotte Chemical Titan Nusantara

## Abstract
Heat exchanger is equipment used in the process of heat transfer between hot and cold fluids that have a temperature difference without the process of mass transfer in it.  Problems that may occurs in the heat exchanger tool in the form of fouling formation that can be affected by operating conditions such as fluid temperature. The  formation  of  fouling  on  the  heat  exchanger  can  decrease  the  working efficiency  of  this  equipment.  In  this  report,  an  evaluation  of  the  E-401  heat
exchanger was carried out on the PE-3 Unit of PT Lotte Chemical Titan Nusantara to figure out the influence of fouling formation on the performance of the E-401 heat  exchanger.  The  performance  evaluation  of  the  E-401  heat  exchanger  was completed by the Kern calculation method using the Microsofr Excel application. This study took operational data of the E-401 heat exchanger in the period August to  December  2021  with  an  actual  efficiency  rate  of      64.07%;  47.15%;  63.53%; 66.08%; 73.23%. The fouling factor value of the actual data calculation is 0.0002 m 2 h O C/kcal. Heat exchanger E-401 meets the design efficiency level if it reaches 74.5827%  and  the  design  fouling  factor  value  of  0.0007  m 2 h O C/kcal.  For  this reason,  it  is  necessary  to  optimize  the  design  of  the  heat  exchanger  in  order  to improve the performance efficiency of th equipment.
Keywords: Heat Exchanger, Fouling Factor, Efficiency.

## PENDAHULUAN
PT.  Lotte  Chemical  Titan  Nusantara melakukan  proses  produksi High  Density Polyethylene (HDPE) dan juga Linier Low Density  Polyethylene (LLDPE)  yang dilakukan dengan melalui berbagai tahapan  unit  yaitu  unit  prepolimerisasi, unit  polimerisasi,  dan  unit Additive  and Palleting (APU). Unit polimeriasi merupakan  tahapan  yang  sangat  penting dimana  pada  unit  ini  etilena,  hidrogen, nitrogen,  butena  dan  prepolimer  powder direaksikan  di  dalam Fluidized  Bed Reactor (R-400).
Reaksi tersebut merupakan  reaksi  eksotermis  sehingga penting  untuk  menjaga  suhu  agar  tetap stabil.  Oleh  karena  itu,  pada  unit polimerisasi  digunakan heat  exchanger untuk  menjaga  kestabilan  suhu  reaktor. Heat  exchanger didesain  sedemikian  rupa untuk memindahkan panas dari satu fluida ke  fluida  lain  atau  dari  suatu  zat  ke  zat lain. Jaringan aliran heat exchanger dalam suatu  proses  di  pabrik  diatur  sedemikian untuk  memanfaatkan  penggunaan  energi semaksimal mungkin dengan modal pemasangan  sekecil  mungkin.  Dalam industri  kimia,  panas  yang  dihasilkan dalam  suatu  proses  dapat  dimanfaatkan kembali  untuk  memanaskan  proses  lain. Salah satu alat yang dapat digunakan untuk memanfaatkan  kembali  panas  yaitu heat exchanger .
Heat  exchanger yang  digunakan  PT. Lotte  Chemical  Titan  Nusantara  pada  unit polimerisasi  merupakan  tipe  shell  and tube.  Terdapat  dua  buah Heat exchanger pada  unit  polimerisasi.  Yang  pertama berfungsi  sebagai  primary  gas cooler dan yang  kedua  berfungsi  sebagai  final  gas cooler yaitu untuk menurunkan temperatur umpan pada reaktor polimerisasi, sehingga sesuai dengan temperatur yang dibutuhkan.  Menjaga  kestabilan  suhu reaktor  sangat  penting  saat  melakukan proses polimerisasi karena dapat menyebabkan kerugian proses jika diabaikan. Kerugian tersebut berupa reaksi akan  berjalan  lambat  jika  suhu  reaktor kurang dari yang seharusnya dan jika suhu
reaktor  lebih  dari  yang  seharusnya  dapat menyebabkan flow abillity yang buruk dan menimbulkan  kemungkinan  terbentuknya agglom  pada  reaktor.  Efisiensi heat exchanger yang  menurun  kemungkinan dapat disebabkan oleh penyumbatan powder pada  tube  dan  juga  terbentuknya kerak.  Efisiensi heat  exhanger yang menurun  dapat  mempengaruhi  kinerja reaktor  polimerisasi  serta  pada  nilai ekonomis  alat.  Oleh  karena  itu,  untuk mengetahui  kelayakan  operasinya heat exchanger harus dilakukan evaluasi.
Efisiensi heat exchanger yang menurun kemungkinan
disebabkan oleh penyumbatan powder pada tube dan  juga terbentuknya  kerak.  Selain  itu,  heat exchanger  pada  unit  polimerisasi  berjalan secara  kontinu  dan heat  exchanger yang telah  beroperasi  dalam  jangka  waktu  lama akan mengalami penurunan kinerja sehingga  perlu  dilakukan  pembersihan pada  periode  tertentu  (Djaruddin,  2008). Efisiensi Heat  Exhanger yang  menurun dapat mempengaruhi kinerja reaktor polimerisasi serta pada nilai ekonomis alat. Oleh  karena  itu,  untuk  mengetahui kelayakan  operasinya heat  exchanger harus  dilakukan  evaluasi. Heat  exchanger E-401  pada  PT.  Lotte  Chemical  Titan Nusantara mulai digunakan sejak beroperasinya  unit  PE-3  yaitu  pada  Bulan Juni  1998  dan  belum  pernah  dilakukan penggantian  mayor  ataupun  minor  dan hanya  dilakukan  pembersihan  ( cleaning ) selama dua tahun sekali.
Namun, jika ditinjau dari performa heat exchanger yang  masih  baik  pada  tahun 2020 dan 2021 maka tidak dilakukanjadwal cleaning yang seharusnya dilakukan  pada  tahun  2020  dan  akan dilakukan cleaning pada  tahun  2022.  Hal ini  berarti heat  exchanger E-401  belum dibersihkan  sejak tahun  2018  dan  menjadi keresahan  dalam  hal  efisiensi.  Selain  itu evaluasi heat  exchanger E-401  juga diperlukan  karena  berdasarkan  data trend operasi didapatkan bahwa temperatur inlet maupun outlet heat exchanger E-401 telah
melenceng dari temperatur inlet dan outlet desain.
Salah  satu  proses  evaluasi  yang  dapat dilakukan  yaitu  dengan  meninjau  nilai fouling factor (Rd) aktual berdasarkan data aktual  dari logsheet yang  ada  kemudian dibandingkan  dengan  nilai fouling  factor desain maksimal yang diperbolehkan (Jalu, dkk.,  2021).  Penurunan  efisiensi  yang disebabkan  oleh  fouling  factor  yang melebihi  batas  yaitu  sebesar  374.83 W/m 2 °C dari batas desain 367.07 W/m 2 °C pernah terjadi pada PT. Pertamina RU IV- Cilacap  dan  didapatkan  bahwa heat exchanger pada perusahaan tersebut mengalami  penurunan  efisiensi  dan  jika penurunan efisiensi heat exchanger terlalu besar  dapat  berdampak  pada  proses keseluruhan  (Romadon,  2018). Fouling factor yang  tinggi  menyebabkan  adanya endapan  yang  berat  sehingga  secara signifikan  mengganggu  aliran  fluida  dan meningkatkan  penurunan  tekanan  yang diperlukan  untuk  mempertahankan  laju aliran  melalui  heat  exchanger  (Labele- alawa dan Ohia, 2014).
Pada  laporan  ini,  evaluasi  dilakukan dengan menggunakan metode Kern dengan mengevaluasi  nilai  koefisien  perpindahan panas clean  overall (Uc),  koefisien perpindahan  panas dirty  overall (Ud), fouling  factor (Rd)  dan  efisiensi  (Kern, 1983).  Dengan  dilakukannya  evaluasi tersebut  diharapkan  dapat  meningkatkan efisiensi  perpindahan  kalor  pada heat exchanger melalui  upaya  pembaruan, secara  kondisi  operasi  maupun  optimasi desain heat exchanger .

## METODOLOGI PENELITIAN
Metode  perhitungan  efisiensi Heat Exchanger menggunakan  metode  Kern, Evaluasi  dilakukan  dengan  menggunakan metode  Kern  dimana  evaluasi  dilakukan terhadap nilai koefisien perpindahan panas clean  overall (Uc),  koefisien  perpindahan panas dirty  overall (Ud), fouling  factor (Rd)  dan  efisiensi  (Zain  dan  Mustain, 2020).  Formula  yang  digunakan  pada metode Kern terdiri dari menghitung kalor,
Log Mean Temperature Difference (LMTD), Mean  Temperature  Difference (MTD), Overall Heat Transfer Coefficient, Fouling  Factor,  Pressure  Drop dan menghitung  efisiensi.  Adapun  formula yang  digunakan  dengan  metode  Kern disajikan di bawah ini:
 Formula  perhitungan  kalor  (Kern, 1983)
(1)
 Formula perhitungan Log Mean Temperature Difference (Kern, 1983) (2)  Formula perhitungan Mean Temperature Difference (Kern, 1983)
(3)
 Formula  perhitungan Overall  Heat Transfer Coefficient (Kern, 1983)
(4)
 Formula  perhitungan Fouling  Factor (Kern, 1983)
(5)
 Formula  perhitungan Pressure  Drop (Sinnot, 2005)
(6)
 Formula  perhitungan  efisiensi  (Kern, 1983)
(7)

## Diagram Alir Evaluasi
Diagram  alir  dari  evaluasi heat exchanger dengan  metode  kern  dan
simulasi  dapat  dilihat  pada  gambar dibawah ini :

## Data
Pengumpulan  data  diperoleh  melalui data  desain  dan  data  aktual  yang ditampilkan  pada  tabel  2.1  dan  2.2. Berdasarkan data yang terkumpul,
dilakukan pengolahan data untuk mengetahui efisiensi heat exchanger .
A. Data Desain
Tabel 1. Data Desain

## B. Data Aktual

## Tabel 2. Data Aktual

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Heat  exchanger E-401  yang  digunakan pada  PT.  Lotte  Chemical  Titan  Nusantara pada unit PE 3 merupakan heat exchanger jenis Shell  and  tube .  Pada  bagian shell , dilalui  oleh  media  pendingin  berupa cooling  water sedangkan tube dilalui  oleh fluida  gas  dan condensables .  Penggunaan media  pendingin  tersebut  dikarenakan fungsi dari heat exchanger itu sendiri yaitu untuk menurunkan suhu gas dan condensables yang  keluar  dari cyclone . Tipe  aliran  yang  digunakan  pada heat exchanger E-401  adalah  aliran counter- current . Dengan penggunaan aliran counter-current ini  berarti  aliran  gas  dan media pendingin dilakukan secara berlawanan  arah.  Aliran counter-current digunakan karena memberikan perpindahan  panas  yang  lebih  baik. Heat exchanger E-401  mulai  digunakan  sejak beroperasinya  unit  PE-3  yaitu  pada  Bulan Juni  tahun  1998  dan  sejak  tahun  tersebut belum  pernah  dilakukan  penggantian mayor maupun minor.
Analisa  Nilai Fouling  Factor pada Heat Exchanger E-401
Analisa fouling  factor dilakukan karena fouling dapat mempengaruhi kinerja heat exchanger . Fouling merupakan  peristiwa  adanya  padatan  atau
hambatan  di  permukaan  penukar  panas yang  terkontak  dengan  fluida  kerja, termasuk  permukaan  perpindahan  panas. Peristiwa tersebut dapat berupa pengendapan,  pengerakan,  dan  proses biologi. Fouling  factor yang  tinggi menyebabkan  adanya  endapan  yang  berat sehingga  secara  signifikan  mengganggu aliran  fluida  dan meningkatkan  penurunan tekanan yang diperlukan untuk mempertahankan  laju  aliran  melalui  heat exchanger (Labele-alawa dan Ohio, 2014). Sehingga adanya fouling dapat menyebabkan  nilai  koefisien  perpindahan panas ,mengecil sehingga proses perpindahan panas akan terhambat.
Ukuran  besarnya  hambatan  akibat  adanya kotoran  atau  endapan  di  dalam heat exchanger itulah  yang  disebut  dengan fouling factor .
Menurut  Diaz-Bejarano  dkk.  (2018), pembentukan fouling mempengaruhi kinerja  perpindahan  panas  serta  hidraulik pada shell  side di  dua  area.  Pertama  pada permukaan  luar  dari tube  side .  Hal  ini disebabkan oleh penumpukan fouling pada permukaan  perpindahan  panas  ini  dengan bagian  dalam  dari tube terganggu.  Selain itu,  berkurangnya  area  dari  aliran  fluida meningkatkan kecepatan cross flow , sehingga  meningkatkan  juga  koefisien perpindahan panas serta pressure drop dari shell  side .  Kedua  pada  area shell clearances ( bundle - to - shell , shell - to - baffle
serta tube - to - baffle ).  Ketika  HE  dalam kondisi bersih, fraksi aliran yang melewati setiap clearances ditentukan  berdasarkan geometrical  clearances .  Ketika fouling menumpuk,  aliran  pada  HE  menjadi tersumbat dan flow resistance pada bypass meningkat. Dampaknya, cross-flow beserta performa  perpindahan  panas  serta  hidrolik dari HE berubah seiring waktu.
Penelitian yang dilakukan oleh Chambon dkk. (2018) menyebutkan bahwa ada  beberapa  teknik  mitigasi  yang  dapat dilakukan  untuk  mencegah  pembentukan
fouling pada heat  exchanger seperti optimisasi kondisi operasi seperti temperatur dan flow rate inlet , penggunaan senyawa kimia seperti menambahkan  zat  kimia  cair  anti-foulant kedalam heat  exchanger namun  dinilai kurang  ekonomis  karena  biaya  yang dibutuhkan  untuk  membersihkan heat exchanger sebesar $40.000 sampai dengan $50.000  tiap  heat  exchanger  (Lawler, 1979), serta cara instalasi bagian tube pada heat exchanger .
Gambar 1. Perbandingan Nilai Rd Desain dan Rd Aktual
Perbandingan fouling  factor desain dan  aktual heat  exchanger E-401  selama Agustus-Desember 2021 ditampilkan pada gambar  3.1.  Besarnya  nilai fouling  factor berkaitan  dengan    nilai overall  heat transfer  coefficient pada  saat  terjadinya fouling (Ud)  dan  pada  saat  bersih,  tanpa kerak,  dan  tidak  terjadinya fouling (Uc). Nilai  Uc  merupakan  nilai overall  heat transfer  coefficient terbaik  yang  dapat diberikan  pada heat  exchanger karena performa heat  exchanger dihitung  tanpa adanya pengaruh fouling sehingga nilai Ud tidak  boleh  melebihi  nilai  Uc.  Pada perhitungan  berdasarkan  gambar  3.1  nilai Ud secara desain lebih kecil dari nilai Uc, begitu  pula  dengan  hasil  perhitungan aktual menunjukkan bahwa nilai Ud secara actual  lebih  kecil  dari  nilai  Uc.  Namun nilai  Ud  secara  desain  lebih  kecil dibandingkan  dengan  nilai  Ud aktual  rata- rata.
Perhitungan nilai Ud dipengaruhi oleh Mean  Temperature  Difference (MTD). Nilai Ud berbanding terbalik dengan MTD dimana  nilai  MTD  bergantung  dengan perbedaan temperature gas inlet dan outlet. Temperatur  input  fluida  bagian tube (gas) yang didapatkan memiliki rata-rata temperatur sebesar 60.95°C dan
temperatur  outputnya  memiliki  rata-rata 48.99°C. Temperatur ini memiliki perbedaan  yaitu  lebih  besar  secara keseluruhan dari temperatur desain dengan input  sebesar  60.6°C  dan  output  sebesar 45.3°C.  Hal  yang  sama  juga  terjadi  pada temperatur outlet aktual fluida bagian shell ( cooling  water )  dengan  rata-rata  sebesar 49.64°C  yang  lebih  besar  dibandingkan dengan  temperatur  desain  yaitu  39.2 ℃ . Temperatur  inlet  aktual cooling  water denganr  rata-rata  sebesar  48.42°C  yang juga  lebih  besar  jika  dibandingkandengan temperatur desainnya sebesar 35 ℃ .
Perbedaan temperatur tersebut akan
mempengaruhi  proses  perpindahan  panas di  dalam heat  exchanger .  Perbandingan
hasil perhitungan nilai Uc, Ud desain, dan Ud aktual dapat dilihat pada Gambar 3.2.
Gambar 2. Perbandingan nilai Uc, Ud desain, dan Ud Aktual
Walaupun secara
keseluruhan temperature inlet dan outlet masing masing secara  aktual  lebih  besar  daripada  desain, namun  yang  mempengaruhi  nilai  Ud adalah  perbedan  temperature  inlet  dan outletnya. Secara desain, perbedaan temperature gas inlet dan outlet lebih besar dibandingkan dengan perbedaan temperature  gas  inlet  dan  outlet  aktual. Dimana  perbedaan  temperature  gas  inlet dan  outlet  sebesar  15.3°C  dan  rata-rata perbedaan temperature gas inlet dan outlet aktual  adalah  11.96°C.  Hal  tersebut menyebabkan  nilai  Ud  aktual  lebih  besar dibandingkan  dengan  nilai  Ud  desain. Hasil  perhitungan  secara  aktual  memiliki nilai lebih besar dibandingkan dengan nilai fouling  factor desain  yang  tertera  pada table  3.2.    yaitu  nilai fouling  factor aktual rata-rata sebesar 0.001334236706 m 2 h°C/kcal  dan  nilai fouling factor desain sebesar 0.000694361749 m 2 h°C/kcal. Inlet heat exchanger E-401 adalah gas hidrokarbon  keluaran  dari cyclone dimana cyclone tersebut berfungsi untuk memisahkan  gas  hidrokarbon  dengan powder polietilen  sehingga  penyebab  lain dari  besarnya  nilai fouling  factor aktual adalah  dikarenakan  adanya  sisa powder yang  lolos  keluar  dari cyclone tersebut
karena  memiliki  ukuran  yang  terlalu  kecil yaitu kurang dari 80μm.
Nilai fouling  factor aktual  hasil perhitungan  sudah  jauh  melebihi  nilai fouling factor secara desain yang merupakan  besarnya  nilai fouling  factor maksimal  yang  diperbolehkan  terjadi dalam  suatu heat  exchanger sehingga  hal ini  menunjukkan  terjadinya  penumpukan terhadap fouling yang  akan  menghambat perpindahan panas sehingga perlu dilakukan pembersihan ( cleaning ).
Analisa Efisiensi Heat Exchanger E-401
Sistem  aliran  perpindahan  panas  pada heat  exchanger biasanya  menggunakan Log Mean Temperature Difference
(LMTD)  untuk  menentukan  temperature driving  force nya.  Nilai  LMTD  yang  besar menunjukkan  perpindahan  panas  yang terjadi  juga  besar.  Nilai  LMTD heat exchanger E-401  telah  didapatkan  dari hasil  perhitungan  yang  telah  dilakukan. Nilai LMTD aktual hasil perhitungan yaitu rata-rata  sebesar  3.481°C.  Nilai  tersebut memiliki  nilai  yang  terlampau  jauh  lebih rendah  dari  nilai  LMTD  desain  dengan nilai  sebesar  15.179°C.  Perbedaan  nilai LMTD  desain  dan  aktual  dapat  dilihat pada gambar 3.3.
Gambar 3.3. Perbandingan Nilai LMTD Desain dan Aktual
Hal tersebut menandakan bahwa panas yang berpindah dari fluida panas ke fluida dingin secara aktual lebih kecil dibandingkan  dengan  kondisi  desainnya yang ditunjukkan pada gambar 3.5 dengan Q desain yaitu 16,948,154.47 kcal/h sedangkan  Q aktual rata-rata  hanya  sebesar 10,645,810.56  kcal/h.  Hal  ini  sesuai dengan  pernyataan  bahwa  apabila  nilai perbedaan  temperatur  LMTD  semakin tinggi  artinya  penyerapan  gas  buang  ke dalam  pipa  terhalang  hambatan-hambatan ( fouling )  dan  perpindahan  panas  tidak maksimal, maka kalor uap yang dihasilkan rendah  dan  menurunkan  laju  perpindahan panas  pada  heat  exchanger  (Suhengki  dan Lubis, 2018).
Selain  dikarenakan  oleh  nilai  LMTD, besarnya  efisiensi  juga  dipengaruhi  oleh nilai fouling  factor yang  telah  dibahas sebelumnya.  Dimana  nilai fouling  factor aktual  lebih  besar  daripada  nilai fouling factor desain.  Hal  ini  menyebabkan efisiensi aktual  lebih  rendah  dibandingkan efisiensi desain karena
fouling
menyebabkan terbentuknya lapisan pengotoran
yang menyebabkan penambahan tahanan termal dan menyebabkan laju perpindahan panas pada heat exchanger berkurang sehingga berpengaruh  pada  kinerja heat  exchanger . Efisiensi yang didapatkan dari perhitungan berdasarkan  data  desain  yaitu  sebesar 74.58%  sedangkan  efisiensi  aktual  pada Bulan  Agustus  hingga  Desember  2021 secara  berurutan  yaitu  sebesar  64.07%;
47.15%;  63.53%;  66.08%;  73.23%  seperti disajikan pada gambar 3.5. Hasil perhitungan efisiensi
menunjukkan  hasil  yang  tidak  linear bahkan  pada  bulan  September  terjadi penurunan yang signifikan, hal ini disebabkan  oleh  temperatur  inlet  yang tidak  linear  pada cooling  water .  Nilai temperatur aktual yang fluktuatif dan tidak sesuai dengan kondisi desain juga disebabkan  heat  exchanger  dan  reaktor memiliki sistem yang berbeda terlepas dari gas  loop.  Heat  excganger  memiliki  loop sendiri  dimana  cooling  water  yang  telah digunakan  didinginkan  kembali  dengan mengontakkannya  dengan  air  laut.  Hal  ini disebabkan  karena cooling water  yang digunakan  pada heat exchanger  E-401 menggunakan  air  demineralisasi.  Setelah air  demin  berkontak  di  E-401,  air  demin akan didinginkan (diturunkan temperaturnya)  dengan  cara  dikontakkan ke air laut. Air laut yang berkontak dengan air demin ini pun tidak konstan temperaturnya.
Temperatur  air  laut  juga  tidak  konstan disebabkan karena pengaruh cuaca. Temperatur  inlet cooling  water tersebut mempengaruhi  nilai  LMTD  dimana  nilai LMTD  mempengaruhi  besarnya  efisiensi seperti  yang  telah  dijelaskan  sebelumnya. Oleh karena itu, untuk meminimalisir tidak linearnya  temperatur inlet maka  perlu dilakukan  pengontrolan  temperatur  inlet yang disebabkan oleh hasil proses sebelumnya. Namun, karena ada pengaruh

## eksternal yang berdampak pada temperatur
inlet cooling  water yaitu  temperatur  air
laut yang tidak bisa dikontrol.
Gambar 3.4. Grafik Efisiensi Heat Exchanger E-401 Efisiensi kinerja heat exchanger E-401 selama Agustus-Desember 2021
ditampilkan  pada  gambar  3.4.  Hasil perhitungan  tersebut  menunjukkan  kinerja heat  exchanger E-401  telah  mengalami penurunan  efisiensinya  dalam  melakukan
proses  perpindahan  panas.  Efisiensi heat exchanger E-401  mengalami  penurunan efisiensi  rata-rata  sebesar  11.77%  dari efisiensi desainnya. Perbandingan efisiensi desain  dan  aktual  ditampilkan  pada gambar 3.5.
Gambar Error! No text of specified style in document. 5. Perbandingan Nilai Efisiensi Desain dan Aktual
Penurunan  efisiensi  yang  terjadi  pada bulan  September  terjadi  karena  adanya transisi  dari mass  flow  rate dari  senyawa butene  yang  masuk  ke  dalam heat exchanger E-401.  Butene  dalam  proses polimerisasi  berperan  sebagai  kontrol densitas  dari powder polietilen.  Butene yang  masuk  ke  dalam  aliran loop gas recycle unit  polimerisasi  memiliki  fasa
liquid yang  akan  dimasukkan  ke  aliran setelah outlet dari cyclone . Aliran gas dari cyclone masih  memiliki  temperatur  tinggi (sekitar 80 O C) sehingga diharapkan butene akan  terevaporasi  dalam  pertemuan  aliran tersebut.
Namun, karena adanya perubahan mass flow  rate butene  pada  bulan  Agustus  dari konsentrasi  0%  menjadi  sekitar  15%, terjadi partial  block yang  menghambat
proses  perpindahan  panas  dalam heat exchanger . Partial  block merupakan dampak  dari  belum  setimbangnya  kondisi perubahan  fasa  butene  yang  masuk  ke dalam  aliran gas  recycle .  Efisiensi  yang turun  tiba-tiba  dalam  industri  polietilen merupakan  hal  yang  wajar  karena  data heat  exchanger yang  dihimpun  pada Agustus-Desember  2021,  terjadi  transisi grade  product yang  akan  diproduksi sehingga heat  exchanger E-401  belum perlu  dilakukan  pembersihan  sebelum jadwal rutin yang seharusnya.
Pembersihan heat  exchanger E-401 pada  PT.  Lotte  Chemical  Titan  Nusantara dilakukan  mengikuti  jadwal  pencucian keseluruhan  pabrik  yaitu  yang  dilakukan setiap  2  tahun  sekali. Namun  ditinjau  dari performa tahun 2020 dan 2021 yang masih baik,  heat  exchanger  yang  seharusnya dibersihkan  pada  tahun  2020  belum dibersihkan dimana heat exchanger terakhir  dibersihkan  pada  tahun  2018. Pembersihan  selanjutnya  akan  dilakukan pada tahun 2022.
Heat exchanger E-401 hanya berjumlah satu alat dan tidak dapat digantikan dengan alat lain sehingga pencuciannya mengharuskan  pabrik  untuk shutdown . Maka,  pencucian heat  exchanger E-401 mengikuti jadwal shutdown pabrik sehingga pencucian lebih efisien dan tidak mengganggu proses utama pabrik.
Menurut  Barun  dan  Rukmana  (2007), nilai  efisiensi heat  exchanger dapat ditingkatkan dengan menggunakan perubahan  laju  aliran  massa  fluida dinginnya karena setiap fluida dingin yang mengalir ke dalam alat penukar panas akan membawa  panas  yang  dialirkan  melalui dinding-dinding  pipa  suatu  alat  penukar panas  tersebut  (konduktansi),  selain  itu kecepatan  fluida  dingin  yang  mengalir akan semakin mempermudah panas meresap kedalam fluida dingin (konveksi). Maka  dari  itu,  semakin  besar  laju  aliran massa  fluida  dingin  yang  dialirkan  pada suatu  alat  penukar  panas  maka  akan semakin  besar  keefektifan  yang  akan
dihasilkan  oleh  alat  penukar  panas tersebut.
Namun  berdasarkan  data  yang  telah didapatkan  pada  bulan  agustus  sampai desember  2021,  diketahui  bahwa  laju  alir fluida  dingin  yaitu cooling  water sudah lebih  besar  dibandingkan  dengan  laju  alir cooling  water desain  dimana  laju  alir cooling  water aktual  memiliki  nilai  rata rata sebesar 4,497.787 ton/jam dan laju alir cooling  water desain  sebesar  4,080 ton/jam.  Tetapi  dengan  laju  alir cooling water aktual yang lebih besar dibandingkan  dengan  laju  alir cooling water desain, efisiensi rata rata aktual tetap lebih  kecil  dibandingkan  dengan  efisiensi desain.  Hal  ini  menunjukkan  bahwa  nilai fouling factor sangat mempengaruhi efisiensi heat exchanger.
Berdasarkan gambar 3.3. sampai gambar  3.5  didapatkan  bahwa  nilai efisiensi heat exchanger yang menunjukkan  kemampuan  perpindahan alat  tersebut  berbanding  lurus  dengan koefisien  perpindahan  panas  global,  nilai LMTD  dan  nilai fouling  factor .  Hal  ini sesuai  dengan  penelitian  yang  telah dilakukan  oleh  (Suhengki  dan  Lubis, 2018).  Pada  penelitiannya,  dinyatakan bahwa  laju  perpindahan  panas  pada superheater berbanding  lurus  dengan koefisien  perpindahan  panas  global  pada superheater dan  berbanding  lurus  dengan nilai LMTD nilai fouling factor superheater tersebut.  Pernyataaan  di  atas membuktikan persamaan berikut ini
Q = U x A x F x LMTD
Keterangan: U = overall heat transfer coefficient A = heat transfer area F = fouling factor
LMTD = log mean temperature difference
Analisa Pressure Drop pada Heat
Exchanger E-401
Pressure  drop merupakan  peristiwa menurunnya tekanan dari satu titik ke titik lainnya  dalan  suatu  pipa  atau  tabung.
Pressure  drop dipengaruhi  oleh  berbagai macam  faktor,  beberapa  diantaranya  yaitu
faktor  gesekan,  diameter  pipa,  panjang pipa,  temperatur  aliran,  dan  kecepatan aliran  yang  terjadi  di  dalam  pipa  atau
tabung  sehingga  pressure  drop  memiliki peranan  penting  dalam  kinerja heat exchanger .
Gambar 3.6. Perbandingan Pressure Drop Desain dan Aktual
Perhitungan pressure drop telah dilakukan terhadap Heat Exchanger E-401 dari Bulan Agustus hingga Desember 2021 dan hasilnya ditunjukkan pada gambar 3.6. Berdasarkan  tabel  tersebut  menunjukkan pressure  drop aktual  pada  shell  memiliki nilai  lebih  besar  daripada pressure  drop desain.  Sedangkan  pada pressure  drop bagian tube memiliki nilai yang lebih kecil daripada pressure  drop desain.  Hal tersebut juga menyebabkan efisiensi aktual lebih  kecil  dibandingkan  efisiensi  desain. Hasil  perhitungan pressure  drop desain dan aktual pada bagian shell dan tube heat exchanger E-401  ditampilkan  dalam gambar 3.7 dan 3.8.
Nilai pressure drop yang melebihi batas pressure  drop  desain  adalah  pressure  drop pada  bagian  shell  sehingga  perlu  untuk
dilakukan  optimasi.  Untuk  mengoptimasi pressure  drop yang  terjadi  pada  bagian shell agar  nilai pressure  drop aktual  bisa lebih kecil dari nilai pressure drop desain, salah  satunya  yang  terlibat  dalam  nilai pressure  drop tersebut  adalah  variabel diameter shell dibagi  dengan  diameter ekuivalen. Pressure  drop dipengaruhi oleh  bilangan  Reynolds  dimana  semakin besar  bilangan  reynolds  aliran  menjadi semakin turbulen dan menyebabkan pressure  drop yang  lebih.  Bilangan reynolds  juga  dipengaruhi  oleh  diameter pipa atau wadah aliran mengalir. Bilangan Reynolds  akan  mempengaruhi  efisiensi dari  alat heat  exchanger ,  artinya  semakin rendah Bilangan Reynolds akan menghasilkan  efisiensi heat  exchanger yang
optimum
.
Gambar 3.7. Pressure drop pada bagian shell
Gambar 3.8. Pressure drop pada bagian tube
Pressure  drop pada  bagian shell yang tinggi  juga  disebabkan  oleh flow  rate cooling  water karena pressure  drop dapat terjadi karena penurunan kecepatan ataupun  perubahan  tinggi  suatu  fluida. Nilai dari pressure drop sendiri dipengaruhi  oleh  kecepatan  aliran  saat masuk  dan  luas  penampang  pipa.  Hal  ini mengakibatkan  semakin  besar  flow  rate, maka  pressure  drop  akan  semakin  besar (Falah,  2018). Flow  rate  cooling  water aktual  pada  Bulan  Agustus  sampai Desember  2021  memiliki  rata-rata  sebesar 4,497.787 ton/jam. Nilai rata-rata flow rate aktual tersebut jauh lebih tinggi dibandingkan dengan nilai flow rate desain yaitu sebesar 4,080 ton/jam. Besarnya nilai ratarata flow  rate aktual  tersebut  berarti cooling  water mengalir  terlalu  besar dibandingkan  kebutuhan heat  exchanger E-401.  Hal  tersebut  dapat  menyebabkan adanya gesekan dan menyebabkan tingginya pressure drop. Berdasarkan nilai flow rate tersebut direkomendasikan untuk memperkecil nilai flow rate sesuai dengan kebutuhan  cooling  water  yaitu  sebesar nilai  flow  rate  desain.  Hal  ini  sesuai dengan  penelitian  yang  dilakukan  oleh Rahmadani  (2017)  dimana  nilai flow  rate aktual  lebih  besar  dari  nilai  flow  rate desain sehingga dilakukan optimasi dengan  cara  memperkecil  nilai  flow  rate dan didapatkan perbedaan temperatur inlet dan outlet yang  lebih  besar  karena perpindahan panas yang terjadi lebih besar.
Menurut Tabares dkk. (2019), efisiensi heat  exchanger dapat  dicapai  dengan menyeimbangkan  variabel-variabel  seperti pressure drop , tenaga pompa,
pembentukan fouling , dan erosi pada pipa. Selain itu, pressure drop juga dipengaruhi oleh  baffle  spacing  berdasarkan  rumus yang telah dilampirkan sebelumnya bahwa pressure drop dipengaruhi oleh perbandingan  panjang shell dan baffle spacing . Sinnot (1993) menyatakan bahwa baffle spacing yang  efektif  berada  pada rentang  0.2-1  m  dari  diameter  shell. Menurut  TEMA  ( Tubular  Exchanger
Manufacturers Association ), baffle spacing harus  lebih  besar  dari  1/5  dari diameter  dalam shell (Ali,  dkk.,  2012). Baffle spacing pada data adalah 162.4 mm dan  diameter shell pada  data  sebesar  1,7 m.  Nilai  minimum baffle  spacing adalah 0.34  m  atau  3.4  x  10 -4 mm.  Hal  ini menunjukkan  bahwa  nilai baffle  spacing sudah  memenuhi  nilai  minimum,  namun direkomendasikan untuk diperbesar hingga 0.73546  m  atau  735,46  mm  untuk mengurangi pressure  drop karena baffle meningkatkan  turbulensi  sehingga  dengan menambah baffle  spacing maka baffle yang  digunakan  semakin  sedikit  sehingga turbulensi dapat berkurang.
Hal  ini  sesuai  dengan  penelitian  yang telah  dilakukan  oleh  Prabaswara,  dkk. (2021) yang menyatakan bahwa penurunan tekanan  semakin  lama  semakin  besar sebab fouling factor yang tersedia semakin mendekati  jenuh/melebihi  batas  10%  dari desain.  Kenaikan  pressure  drop  pada shell and  tube  heat  exchanger juga  dapat disebabkan  oleh  pengaturan  jarak baffle yang kurang memadai. Dimana jarak baffle tersebut  mempengaruhi  pola  pembentukan deposit  padatan  pada  titik-titik  tertentu yang  menyebabkan  kenaikan pressure drop . Penggunaan  atau  penambahan baffle membuat  kecepatan  fluida  dingin  dalam shell meningkat  karena  luas  penampang yang  tegak  lurus  dengan  aliran  udara semakin  kecil.  Dengan  bertambahnya kecepatan  aliran,  koefisien  perpindahan panas  akan  meningkat.  Oleh  karena  itu dengan  bertambahnya  jumlah baffle yang dipasang,  atau  semakin  kecil  jarak  antar baffle,  efektifitas  meningkat.  Namun, dengan bertambahnya jumlah baffle membuat  fraksi  aliran  melintang  ( cross flow ) menurun (Anggraini, 2001). Menurut Hewitt,  G.F.,  Shires,  G.L.,  and  Bott,  T.R. (1994),  perpindahan  panas  yang  paling efektif  dalam heat  exchanger adalah  pada aliran jenis melintang ( cross flow ). Dengan berkurangnya  fraksi  aliran  melintang berarti perpindahan panas dari fluida panas ke  fluida  dingin  menjadi  berkurang.  Jadi,
jarak  antar baffle yang  lebih  kecil menaikkan  koefisien  perpindahan  panas namun mengurangi fraksi aliran melintang. Fenomena  ini  membuat  adanya  harga optimum  dari  efektifitas  pada  jarak  antar baffle tertentu.
Peningkatan  dari baffle  spacing akan mengurangi kecepatan aliran fluida sehingga pressure  drop serta overall  heat transfer  coefficient juga  ikut  berkurang. Pernyataan  ini  sesuai  dengan  penelitian yang dilakukan oleh Li dan Kottke (1998). Pressure  drop yang  kecil  artinya  aliran makin  berkurang  turbulensinya  dalam sistem perpindahan panas, sehingga
jumlah  panas  yang  berpindah  menjadi berkurang juga namun hal ini meningkatkan efisiensi kinerja heat exchanger . Artinya, dalam proses mendesain heat exchanger perlu memperhatikan pressure  drop yang  ideal agar perpindahan panas yang terjadi dalam heat  exchanger dapat  berjalan  dengan optimal.

## SIMPULAN
Heat exchanger E-401 dinyatakan kotor pada  Bulan  Agustus  –  Desember  2021 dengan  nilai  Rd  rata-rata  yaitu  0.0013 m 2 h°C/kcal  karena  telah  melewati    batas maksimal yang diperbolehkan yaitu maksimal  0.0007  m 2 h°C/kcal.  Efisiensi heat  exchanger E-401  aktual  pada  Bulan Agustus –  Desember  2021  secara berurutan  yaitu  64.07%;  47.15%;  63.53%; 66.08%;  73.23%  telah  berkurang  sekitar 11.77%  dari  efisiensi  desain  sebesar 74.58%. Pressure drop Heat exchanger E- 401 pada Bulan Agustus – Desember 2021 pada  bagian shell dengan  rata-rata  yaitu sebesar  1.8333  kg/cm 2 dan tube 0.0899 kg/cm 2 .  Nilai pressure  drop  tube belum melebihi batas maksimal yang diperbolehkan  berdasarkan pressure  drop desain  yaitu  sebesar  0.6526  kg/cm 2 . Sedangkan  nilai pressure  drop  shell lebih besar dari batas maksimal yang diperbolehkan  berdasarkan pressure  drop desain  yaitu  sebesar  0.4487  kg/cm 2 .  Hal tersebut  memicu  penurunan  efisiensi Heat
exchanger E-401.  Sehingga  Temperatur dan  laju  alir Heat  exchanger E-401  lebih baik dilakukan pengecekan setiap hari agar mendapatkan data yang lebih akurat untuk dilakukan  perhitungan fouling  factor , pressure  drop ,  dan  efisiensi.  Diperlukan pengendalian  kondisi  operasi  seperti  laju alir  dan  temperatur  agar  tidak  terlalu  jauh dengan  kondisi  operasi  desain  sehingga perpindahan  panas  dapat  berjalan  optimal. Serta direkomendasikan untuk mengurangi diameter  shell  serta  menambah baffle spacing agar  nilai pressure  drop aktual pada  bagian  shell  dapat  memenuhi  nilai standar pressure drop desain.

## DAFTAR PUSTAKA
B. Aznam dan E. Rukmana. 2007. Analisis Performansi  pada  Heat  Exchanger Jenis  Sheel  and  Tube  Tipe  Bem Dengan  Menggunakan  Perubahan Laju  Aliran  Massa  Fluida  Panas (Mh) .  SINTEK  JURNAL:  Jurnal Ilmiah Teknik Mesin, Vol. 1, #1, 1-7. C.  Anthony,  Z.  Anxionnaz-Minvielle,  G. Cwicklinski,  N.  Guintrand,  A.  Buffet dan  B.  Vinet.  2020. Shell-and-tube Heat
Exchanger
Geometry
Modification:  An  Efficient  Way  to Mitigate  Fouling .  Heat  Transfer Engineering. Vol. 41, #2, 170-177.
D.B.  Emilio,  F.  Coletti,  S.  Macchietto. 2019. Modeling  and  Prediction  of Shell-side  Fouling  in  Shell-and-tube Heat  Exchangers .  Heat  Transfer Engineering. Vol. 40, No. 11, pp. 845- 861.
Falah,  H.  2018. Analisis  Pengaruh  Flow
Rate  dan  Pressure  pada  In  Situ  Well Repair Menggunakan Material Polyacrylamide dengan Cfd-Fem Coupling  Method .  Tugas  Akhir  S1 Teknik  Kimia,  Institut  Teknologi Sepuluh Nopember. Surabaya.
H. Ekadewi Anggraini. 2001. Penggunaan Baffle  pada  Shell-and-Tube  Heat Exchanger .  Jurnal  Teknik  Mesin.  Vol. 3, #1, 19-23.
H.  Djaruddin.  2008. Metode  Penentuan Waktu  Pembersihan  Penukar  Panas
Reaktor  Nuklir .  Buletin  Pengelolaan Reaktor Nuklir. Vol. 5, #2 25-31.
H.  Suhengki.  dan  A.F.  Lubis.  2018. Pengaruh  Fouling  terhadap  Laju Perpindahan Panas pada Superheater Boiler  CFB  PLTU  Sebalang .  Jurnal
Power Plant. Vol. 6, #1, 48-57.
G.  F.  Hewitt,  G.L.  Shires  dan  T.  R.  Bott, 1994. Process  Heat  Transfer .  Boca Raton, Florida: CRC Press.
F.J.  Ali,  A.  Baheri,  M.K.  Hafshejani  dan A. Arad.  2012. Optimization of baffle spacingon  heat  transfer,  pressure drop  and  estimated  price  in  a  shell- and-tube heat exchanger . World Applied  Sciences  Journal. Vol.  18, #12, 1727-1736.
D.Q.  Kern,  1983. Process  Heat  Transfer . McGraw-Hill: Singapore.
Labele-alawa,  B.T.  dan  I.O.  Ohia.  2014.
Influence of Fouling on Heat Exchanger
Effectiveness in a Polyethylene Plant . Energy and Power. Vol. 4, #2, 29-34. D.  Lawler,  1979.  Fouling  of  Crude  Oil  in Refinery Heat Exchangers. In Proceeding  of  the  Conference  on
Fouling,  Science  or  Art,  The  Institute of Chemical Engineers UK . L. Huadong dan V. Kottke. 1998. Effect of baffle  spacing  on  pressure  drop  and local  heat  transfer  in  shell-and-tube heat  exchangers  for  staggered  tube arrangement. International  Journal  of Heat and Mass Transfer. Vol. 41, #10,
1303-1311.
P. Reftian Jalu, S. Rulianah, C. Sindhuwati dan  R.  Raharjo.  2021. Evaluasi Pressure  Drop  Heat  Exchanger-03
pada Crude Distillation Unit PPSDM
Migas Cepu . Jurnal Teknologi Separasi. Vol. 7, #2, 505-513.
Rahmadani,  F.  2017. Optimasi  Kondisi Operasi  untuk  Mengurangi  Fouling pada  Heat  Exchanger  di  Residual Fluid Catalytic Cracking Unit (RFCC)  PT.  Pertamina  (persero)  RU IV – Cilacap . Tugas Akhir S1 Teknik
Kimia,  Institut  Teknologi  Sepuluh
Nopember. Surabaya.
Romadon, D. 2018. Pengaruh
Pengendalian  Temperatur  terhadap Pembentukan  Fouling  pada  Heat Exchanger .  Tugas  Akhir  S1  Teknik Kimia,  Institut  Teknologi  Sepuluh Nopember. Surabaya.
R. K. Sinnot, 1993. Chemical Engineering Design  Volume  6  Second  Edition . Oxford: Pergamon Press.
R. K. Sinnott, 2005. Chemical Engineering Design  Volume  6  Fourth  Edition . London; Elsevier.
J. S. R. Tabares,  L. Perdomo-Hurtado dan J. L. Aragon. 2019. Study of Gasketed- Plate  Heat  Exchanger  Performance based  on  Energy  Efficiency  Indexes . Applied  Thermal  Engineering.  Vol. 159, 113-902.
M.R. Zain dan A. Mustain. 2020. Evaluasi Efisiensi Heat Exchanger (HE - 4000) dengan Metode Kern . Jurnal Teknologi  Separasi.  Vol.  6,  #2,  415- 420.