Abstrak—Pada makalah ini dilakukan optimasi jaringan  heat exchanger (HEN) pada train F PT Badak NGL Bontang dengan metode pinch technology menggunakan Aspen Energy Analyzer untuk simulasi. Langkah pertama yang dilakukan adalah menjelaskan proses pengolahan LNG, disusun tabel proses aliran dan properties fluida untuk menghitung energi balanced. Langkah kedua yaitu membuat grafik composite curve  untuk mencari energi eksternal. Langkah ketiga yaitu memodelkan heat  exchanger network berdasarkan proses pengolahan LNG. Langkah keempat yaitu mengevaluasi heat exchanger network yang telah dimodelkan. Langkah kelima yaitu mengevaluasi retrofit design dan dilanjutkan dengan optimasi. Pada simulasi pengolahan feed gas LNG menggunakan software Aspen Energy Analyzer  V.10 didapatkan target  heating  dan  cooling duty sebesar  3,78×10 6 kJ/h dan 7,731×10 7 kJ/h pada suhu pinch optimum 14 o C. Hasil yang didapatkan adalah heat load energi eksternal baik heating  maupun  cooling  sebelum dan sesudah dioptimasi, efisiensi heat exchanger network  baik sebelum dan sesudah dioptimasi. Optimasi berdasarkan retrofit design menghasilkan energi eksternal yang lebih kecil dibandingkan dengan kondisi exisiting.
Kata Kunci— Aspen Energy Analyzer V.10, Pinch Technology.

## I. PENDAHULUAN
ARINGAN penukar panas yang diperlukan untuk suatu proses pada awalnya di desain berdasarkan pengalaman yang membutuhkan waktu panjang. Rancangan yang dihasilkan dengan metode konvensional diatas dapat dikatakan belum optimum. Dengan demikian perlu diadakan optimasi dari segi design dan pemakaian energi. Berkenaan pemikiran diatas, maka pembangunan pengolahan energi yang baru harus mengacu pada kebijakan Konservasi Energi Nasional. Salah satu sasaran kebijakan ini adalah penghematan energi agar biaya operasional dapat ditekan dan produk yang dihasilkan tidak di konsumsi oleh kilang itu sendiri [1].
Salah satu upaya penghematan energi adalah pemanfaatan energi panas yang dikandung dalam produk-produk proses train. Proses train PT Badak NGL Bontang terdiri dari Gas Purification, Dehydration and Mercury Removal , Fractionation, Refrigeration, dan Liquefaction. Kelima proses diatas berlangsung didalam sejumlah penukar panas yang tersusun dalam jaringan penukar panas (HEN). Tujuan dari
HEN adalah pemanfaatan panas yang ada di dalam aliran proses semaksimal mungkin atau penggunaan energi eksternal seminimal mungkin [2].
Analisis jaringan terpadu dibutuhkan apabila ada perubahan di salah satu/beberapa jalur dalam jaringan penukar panas. Desain dan optimasi HEN telah dipelajari secara ekstensif selama bertahun-tahun dan kemajuan signifikan telah dicapai dalam pengembangan metode desain jaringan hemat biaya. Pada sekitar tahun 1982, Prof. Bodo Linnhof menemukan konsep pinch dalam mendesain suatu sistem yang optimum dengan pemakaian energi eksternal yang minimum. Penggunaan metode ini menghasilkan desain sistem yang optimal. Sementara itu penggunaan metode konvensional membutuhkan percobaan berulang kali serta memerlukan waktu yang lama untuk mendapatkan desain sistem yang optimal. Meskipun demikian hasil yang didapat dari metode konvensional belum mampu menyamai hasil desain dari metode pinch [3] . Berangkat dari permasalahan yang ada di proses pengolahan LNG di train F PT Badak NGL Bontang maka diperlukan penelitian mengenai optimasi jaringan heat exchanger menggunakan pinch technology sehingga penggunaan utilitas eksternal baik pemanas atau pendingin dapat berkurang.

## II. URAIAN PENELITIAN

## A. Pemanfaatan Energi
Energi merupakan salah satu sumber daya yang penting bagi proses industri. Pengoperasian suatu industri selalu menggunakan energi namun energi tersebut tidak dimanfaatkan seluruhnya, sehingga ada energi terbuang tanpa dimanfaatkan. Pemanfaatan energi panas yang terbuang merupakan salah satu upaya untuk menghemat energi. Upaya yang tepat yaitu melakukan integrasi proses untuk penggunaan energi yang efisien, sehingga didapatkan Maximum Energy Recovery (MER). Salah satu teknologi untuk menentukan MER pada kilang baru atau modifikasi adalah pinch technology . Analisis pinch technology juga dapat memberi gambaran kondisi suhu, tekanan, dan jumlah energi yang digunakan maupun terbuang. Upaya yang dilakukan adalah mengatur ulang jaringan penukar panas atau Heat Exchanger Network (HEN).
Untuk merancang jaringan sistem penukar panas diperlukan analisis beban pemanasan dan beban pendinginan terhadap fluida dingin yang akan dipanaskan dan fluida panas yang akan didinginkan. Utilities yang tersedia digunakan sebagai pertimbangan dalam menetapkan jumlah dan kapasitas alat penukar panas. Jumlah dan kapasitas alat

## Optimasi Jaringan
Heat Exchanger dengan Metode Pinch Technology Menggunakan Aspen Energy Analyzer V.10 pada Train F

## PT Badak LNG Bontang
Ananda Azaria Febriana, dan Budi Utomo Kukuh Widodo Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) 60111 Indonesia
e-mail : buditem@me.its.ac.id
J
penukar panas akan menentukan biaya kapital ( capital cost ) [4].
B. Technology Pinch
Dalam pemanfaatan energi thermal yang terbuang pada heat exchanger digunakan suatu teknologi  yaitu pinch technology . Pinch technology adalah suatu metode yang didasarkan pada prinsip-prinsip termodinamika untuk pemanfaatan energi thermal yang terbuang pada suatu proses. Pinch technology digunakan untuk merancang jaringan alat penukar panas dengan  mengintegrasikan hot stream dengan cold stream . Tujuan yang ingin dicapai adalah pemanfaatan panas yang ada di dalam aliran proses semaksimal mungkin atau penggunaan energi seminimal mungkin.
Pada setiap analisis pinch diperlukan prosedur dan langkah pengerjaan yang berkesinambungan. Secara umum, tahap- tahap analisis pinch adalah sebagai berikut:
1) Identifikasi aliran pada proses.
Aliran fluida didalam proses dibagi menjadi tiga yaitu aliran fluida panas ( hot stream ), aliran fluida dingin ( cold stream ), dan aliran fluida utilitas.
2) Mengolah data-data termodinamika
Untuk analisis pinch, data-data termodinamika yang paling penting adalah suhu fluida (T), entalpi (h) dan kapasitas aliran panas (CP).
3) Pemilihan beda suhu pertukaran panas minimum ( T min ) antara fluida panas dan fluida dingin.
4) Pembuatan diagram cascade.
Diagram cascade menggunakan alokasi entalpi pada setiap aliran sehingga menghasilkan kebutuhan utilitas panas atau utilitas dingin yang ada dalam proses.
5) Pembuatan kurva composite dan grand composite.
Kurva composite adalah kurva antara suhu dengan entalpi. Kurva ini terdiri dari suhu pada sumbu ordinat dan entalpi pada sumbu absis. Profil kurva ini menggambarkan panas yang ada di dalam proses (Q h ) dan panas yang diperlukan pada proses (Q c ). Kurva ini juga didapat suhu pinch yang menunjukkan tidak adanya perpindahan panas dari fluida panas dengan fluida dingin pada suhu fluida yang berhubungan. Untuk memahami prinsip pinch itu sendiri, maka ada hal hal yang perlu diperhatikan yaitu pembagian sistem oleh titik pinch, composite curve , dan jumlah minimum heat exchanger [4].
C. Pembagian sistem oleh titik pinch
Titik pinch atau garis pinch membagi sistem menjadi dua bagian, bagian atas pinch dan bagian bawah pinch. Masing- masing bagian mempunyai neraca entalpi serta utilities panas dan dingin.
Di atas pinch proses berada dalam keseimbangan panas dengan Qh minimum:
1. Panas diterima dari utilites panas dan tidak ada panas terbuang.
2. Proses berkelakuan sebagai penerima panas ( heat sink ). Di bawah pinch keseimbangan panas dengan Qc minimum.
3. Panas dibuang ke utilities dingin.
4. Tidak ada panas yang diterima dari utilities panas.
5. Proses berkelakuan sebagai sumber panas.
Perpindahan panas menyebrangi pinch hanya mungkin dari aliran panas di atas pinch ke aliran dingin di bawah pinch . Perpindahan panas dalam aliran panas di bawah pinch ke aliran dingin di atas tidak dimungkinkan. Perpindahan panas
menyebrangi pinch ke bagian bawah pinch akan menimbulkan defisit panas pada bagian atas pinch dan ada kelebihan panas dibagian bawah pinch . Selanjutnya melakukan pemasangan “matching” antara aliran panas dan dingin dengan paduan sebagai berikut: 1. Di atas suhu pinch CP H << CP C . 2. Dibawah suhu pinch CP H >> CP C [5].

## D. Composite curve
Dari keseluruhan tahapan dalam analisis pinch salah satu hal penting yang menjadi kunci utama teknologi pinch adalah kurva composite . Kurva ini menampilkan kebutuhan pemanasan untuk aliran dingin ( hot utility) dan kebutuhan pendinginan untuk aliran panas ( cold utility). Selain itu kurva ini menampilkan kebutuhan panas yang digunakan untuk kedua jenis aliran dan mendapatkan perbedaan suhu minimum ( ΔT min ) diantara aliran panas dan aliran dingin. Area paling kiri dari suhu pinch yang tidak terhimpit oleh kurva aliran panas dan dingin adalah cold utility yang ditunjukkan pada Gambar 1. Menurut Linhoff besarnya panas yang dipindahkan sama dengan perubahan entalpi aliran fluida [5].
H T T CP CPdT Q s t Tt Ts ∆ = − = = ∫ ) ( (1)
Keterangan:
Q = Laju perpindahan panas yang dipindahkan, kW CP = Kapasitas panas aliran, kW/ o C T s = Suhu supply, o C T t = Suhu target, o C Dengan slope kurva aliran adalah:
p C dQ dT 1 = (2)
Gambar 1. Skema proses data menjadi composite curves

## E. Energi Eksternal
Penggunaan proses energi yang efektif dalam industri proses  memiliki permintaan meningkat dan saat ini, para sarjana teknik menghadapi tantangan untuk mencari jawaban atas pertanyaan proses pola energi. Pertanyaan-pertanyaan yang sering diajukan, yaitu:
a. Apakah proses yang ada memiliki efisiensi energi yang optimal.
b. Bagaimana proyek baru dapat dievaluasi sehubungan dengan kebutuhan energi eksternal.
c. Apa investasi yang dapat dilakukan untuk meningkatkan efisiensi energi.
d. Apa jenis utilitas yang paling tepat untuk proses tersebut. Semua pertanyaan diatas dapat dijawab dengan pemahaman  penuh tentang Pinch technology sebagaimana dijelaskan dalam Gambar 2. Peralatan penukar panas di banyak industri ditetapkan berdasarkan setidaknya dua alasan sebagai berikut; a. Seringkali diperlukan dalam proses untuk mengubah kondisi termal dan b. Untuk meminimalkan konsumsi energi eksternal. Hasil yang dicapai adalah memaksimalkan pemulihan energi ( recovery energy) dalam proses atau untuk meminimalkan penggunaan sumber energi eksternal.
Gambar 2 (a) Proses dengan sumber energi eksternal saja; (b) Proses dengan sumber energi eksternal dan internal
Gambar 2 (a) panas ditambahkan hanya dengan sumber eksternal (pemanas dan pendingin) sementara proses yang sama dapat ditingkatkan dengan menggunakan pertukaran panas internal pada Gambar 2 (b). Kebutuhan sumber energi eksternal dapat dikurangi menggunakan pertukaran panas internal antara aliran dingin dan panas, sehingga proses yang lebih efisien dapat dicapai [6].

## F. Efisiensi Heat Exchanger
Efisiensi heat exchanger network , perbandingan antara total heat load heat exchanger dengan total heat load heat exchanger ditambah energi eksternal baik heating maupun cooling . Tujuan menghitung efisiensi heat exchanger network adalah untuk melihat penghematan atau berkurangnya heat load dari energi eksternal berupa steam dan/atau cooling water dan propane refrigerant [7].
H C totalHX totalHX Q Q Q Q + + = η (3)
Keterangan,
𝜂𝜂 = Efisiensi heat exchanger (%) 𝑄𝑄 𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡 𝐻𝐻𝐻𝐻 = Laju perpindahan panas pada total HE ( kJ/h ) 𝑄𝑄 𝐶𝐶 = Laju perpindahan panas cooler ( kJ/h ) 𝑄𝑄 𝐻𝐻 = Laju perpindahan panas heater ( kJ/h )
G. Retrofit Design
Setelah mengidentifikasi jaringan berdasarkan pinch technology , yang dapat dilakukan menurut Asante dan Zhu adalah mengidentifikasi empat pendekatan yang memungkinkan:
a. Resequencing, urutan dua heat exchanger dapat dibalik dan memungkinkan mendapat heat recovery yang lebih baik. b. Repiping, mirip  dengan resequencing tetapi  satu  atau kedua aliran fluida match dapat berbeda dengan situasi saat ini.
c. Adding a new match , dapat digunakan untuk mengubah beban di satu aliran dalam pinch match .
d. Splitting, membagi aliran fluida, dapat digunakan untuk mengubah beban di satu aliran dalam pinch match .
Secara umum, setidaknya satu dari empat kemungkinan akan terpilih. Retrofit design digunakan untuk mengeliminasi cross pinch yang terdapat pada heat exchanger network , sehingga setelah diterapkan salah satu dari empat pendekatan atau lebih diharapkan baik heating maupun cooling duty sesuai dengan target optimum. Selain itu, retrofit design juga berfungsi sebagai pengurangan jumlah heat exchanger jika jumlah heat exchanger melebihi jumlah minimum yang ditetapkan pada target [4].

## III. ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN

## A. Pemodelan Jaringan Heat Exchanger
Proses produksi LNG pada PT Badak NGL Bontang tersusun atas beberapa komponen meliputi condenser, evaporator, heater, preheater, cooler dan sub-cooler. Skema pemodelan proses produksi LNG ditunjukkan pada Gambar 3.
Gambar 3. Diagram alir proses pengolahan LNG
Metode yang digunakan untuk memodelkan jaringan penukar panas adalah metode analisis atau problem table yang tersusun atas empat langkah. Langkah pertama yaitu mengelompokan data kedalam dua bagian, aliran fluida proses dan aliran fluida utilities seperti ditunjukkan pada Tabel 1 dan Tabel 2 berikut ini. Gas umpan pada heat exchanger 1E-2 mengalir di sisi shell sedangkan pada 4E-10 mengalir di sisi tube begitupun seterusnya.
Langkah kedua  :  Mencari  ΔT
min yang optimum.  Tujuan mencari range target adalah untuk meminimalkan capital dan operating cost . Gambar 4 menunjukkan  ΔT min 1-8°C merupakan  range  terbaik.  Kemudian  pada  range  ΔT min optimum tersebut dicari total cost index target ( cost/s ) yang paling rendah. Namun hasil uji dalam perangkat lunak diperoleh  keterangan  bahwa  dalam  rentang  ΔT min 1-8°C, status cooling utility menjadi insufficient . Total cost index target yang rendah selanjutnya, ΔT min yang terpilih yaitu 9- 13°C . Dengan cara yang sama ternyata status cooling utility juga insufficient . Insufficient adalah kondisi di mana heat load utilities tidak mampu mencakup keseluruhan heat load data proses sehingga proses tidak layak. ΔT min optimum yang dipilih adalah 14°C, karena setelah diterapkan dalam software tercapai status cooling dan heating utilities sufficient .
Tabel 1
Process stream data . Keterangan Tinlet Toutlet Flowrate Specific Heat Specific Heat Stream 𝑻𝑻 𝟏𝟏 𝑻𝑻 𝟐𝟐
Cp MCp °C °C 𝒌𝒌𝒌𝒌 𝒉𝒉 � 𝒌𝒌𝒌𝒌 𝒌𝒌𝒌𝒌 ℃ � 𝑾𝑾 ℃ � 1,E-02 Hydrocarbon shell side 46,9 37,1 3,72,E+05 2,474 2,56,E+05 4,E-10 Hydrocarbon tube side 36 19,8 3,72,E+05 2,492 2,57,E+05 4,E-12 Hydrocarbon tube side 20 -3,6 3,44,E+05 2,491 2,38,E+05 4,E-13 Hydrocarbon tube side -3,6 -33,8 3,44,E+05 2,590 2,48,E+05 4,E-14 Hydrocarbon tube side -34,2 -36,7 3,43,E+05 2,156 2,05,E+05 3,E-01 Hydrocarbon shell side 21,2 80 4,74,E+04 2,625 3,46,E+04 3,E-14 Hydrocarbon shell side 101,4 38,5 3,46,E+04 2,678 2,57,E+04 3,E-05 Ethane tube side -3,46 -33,8 2,75,E+04 2,408 1,84,E+04 3,E-04 Hydrocarbon shell side 120,1 122,2 1,33,E+05 3,795 1,40,E+05 3,E-06 Hydrocarbon shell side 120,56 130 6,77,E+04 3,171 5,97,E+04 3,E-07 Propane cair shell side 51,01 38,5 5,90,E+04 2,987 4,90,E+04 3,E-12 Propane tube side 40,5 -35,7 1,15,E+04 2,282 7,28,E+03 Tabel 2 Utility stream data Keterangan Tinlet Toutlet Flowrate Specific Heat Heat Transfer Coefficient 𝑻𝑻 𝟏𝟏 𝑻𝑻 𝟐𝟐
Cp HTC °C °C 𝒌𝒌𝒌𝒌 𝒉𝒉 � 𝒌𝒌𝒌𝒌 𝒌𝒌𝒌𝒌 ℃ � 𝒌𝒌𝒌𝒌 𝒉𝒉𝒉𝒉 𝟐𝟐 ℃ � kJ/hm2oC 1,E-02 Cooling Water tube side 29,4 37 2,84,E+05 4,179 1,35E+04 4,E-10 Propane cair shell side 18 18 1,85,E+05 2,141 4680 4,E-12 Propane cair shell side -5,5 -5,5 2,16,E+05 2,034 4680 4,E-13 Propane cair shell side -50 -50 1,94,E+05 1,621 4680 4,E-14 Propane cair shell side -50 -50 2,13,E+04 1,825 4680 3,E-01 LP Steam tube side 147,8 147,6 1,54,E+07 2,368 2,16E+04 3,E-14 Cooling Water tube side 28 37 1,55,E+05 4,180 1,35E+04 3,E-05 Propane cair shell side -50,97 -50,97 2,03,E+04 1,800 4680 3,E-04 MLP Cair tube side 204,44 185,44 2,15,E+04 2,628 2,16E+04 3,E-06 LP Steam tube side 147,9 147,56 2,54,E+06 2,367 2,16E+04 3,E-07 Cooling Water tube side 33 37 1,32,E+05 4,180 1,35E+04 3,E-12 Propane cair shell side -50,97 -50,97 2,02,E+04 1,800 4680
Langkah ketiga : Membuat heat cascade untuk mencari suhu pinch dan heating cooling duty. Pembuatan heat cascade terdiri dari empat langkah. Langkah pertama yaitu membuat tabel shifted temperature , di mana suhu ditambah ΔT min /2 pada aliran fluida proses dingin dan suhu operasi pada fluida proses panas dikurangi ΔT min /2. Langkah kedua yaitu membuat daerah stream dan temperature intervals dengan membagi daerah sesuai suhu fluida proses dan di susun berurutan sesuai suhu interval. Langkah ketiga yaitu membuat tabel interval suhu dan heat loads pada streams di mana terdapat kesetimbangan entalpi setiap daerah yang ditentukan. Langkah terakhir yaitu membuat heat cascade. Tampilan heat cascade adalah dimanfaatkan sebagai dasar perhitungan heating dan cooling duty dari target minimum sebesar 3,78×10 6 kJ/h dan 7,731×10 7 kJ/h, suhu pinch sebesar 44,01 °C.
Gambar 4. Grafik basic economic parameter berdasarkan waktu terhadap T min
Gambar 5. Heat cascade diagram .
Langkah keempat: Memasangkan aliran fluida panas dan dingin.
Gambar 6. Matching aliran dalam jaringan(diagram grid ) kondisi existing
Untuk matching aliran dalam jaringan heat exchanger menggunakan software Aspen energy analyzer V.10 terdapat empat langkah. Langkah pertama yaitu memasukan data suhu fluida proses baik panas maupun dingin, kapasitas aliran panas (CP), dan aliran massa fluida proses (W). Langkah
kedua yaitu memasukkan data kapasitas panas fluida dan suhu fluida utilities, berupa steam , propane liquid, dan cooling water . Langkah ketiga yaitu melihat option energy target untuk melihat suhu pinch dan energi target minimum baik heating dan cooling duty . Langkah keempat yaitu memasangkan aliran fluida panas dan dingin sesuai dengan diagram proses Gambar 6.

## B. Pembahasan Heat Exchanger Network
Jaringan heat exchanger menggunakan diagram grid ditunjukkan pada Gambar 6. Untuk menghindari error pada pemodelkan diagram grid , maka jaringan heat exchanger disesuaikan dengan diagram alir proses yang ditunjukkan pada Gambar 3. Jaringan heat exchanger telah sepenuhnya dikerjakan dengan seluruh aliran utilities memuaskan. Analisis dari jaringan heat exchanger menetapkan target (kebutuhan energi eksternal, kebutuhan luasan heat exchanger , jumlah desain heat exchanger , dan target biaya) berdasarkan data aliran proses dan data aliran utilities . Target dihasilkan berdasarkan pada composite curves dan pendekatan beda suhu minimum, ΔT min .Opsi range targeting pada software digunakan untuk menetapkan pendekatan beda suhu  minimum  ΔT min pada desain. Pendekatan ini menghasilkan kesetimbangan antara capital cost dengan operating cost . Composite curve ditunjukkan pada Gambar 7 dan Gambar 8.
Gambar 7. Composite curve berdasarkan pinch technology
Gambar 8 . Grand composite curve berdasarkan pinch technology.
Target energi minimum untuk proses dihitung menggunakan composite curves. Pada Gambar 9, target energi untuk proses adalah heating sebesar 3,78×10 6 kJ/h dan cooling sebesar 7,731×10 7 kJ/h , target luasan untuk shell and tube heat exchanger sebesar 6079,6 m 2 . Perhitungan menunjukkan diperlukan 16 unit untuk mendesain jaringan heat exchanger yang optimum.
Performa jaringan heat exchanger dievaluasi berdasarkan target pada Gambar 9. Perbandingan target dengan performa jaringan heat exchanger ditunjukkan pada Tabel 3. Jaringan heat exchanger kondisi existing membutuhkan energi eksternal yg jauh lebih besar dari ada energi target.
Tabel.3 Performa data jaringan heat exchanger kondisi exsisting Network Performance Parameter Existing Target % of Target Heating Value 𝑘𝑘𝑘𝑘 ℎ � 1,04 10 7 3,780 10 6 275,4 Cooling Value 8,39 10 7 7,731 10 7 108,6 Number of Units 12 16 70,59 Number of shells 32 18 177,8 Total Area m 2 1,164 10 4 6079,6 191,7 Heating 𝑐𝑐𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 𝑜𝑜� 5,58 10 -3 1,99 10 -3 280,2 Cooling 7,949 10 -2 9,385 10 -2 84,7 Operating 8,507 10 -2 9,583 10 -2 88,7 Capital cost 2,935 10 6 1,718 10 6 170,9 Total Cost 𝑐𝑐𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 𝑜𝑜� 0,1096 0,1102 99,47
Tabel 3 menunjukkan biaya heating 280,2% dari target, nilai heating dan cooling dari target sebesar 275,4% dan 108,6% yang disebabkan adanya cross pinch . Dampak dari cross pinch adalah peningkatan heat duty dari utilities pemanas dan  pendinginan sebagaimana ditunjukkan pada Tabel 4. Suhu pinch dalam rentang 51,010  °C/37,01°C, terdapat kapasitas cross pinch sebesar 6,632×10 6 kJ.h.
Tabel 4 Cross pinch HEN Design Cross Pinch Heat Exchanger 51,01°C/37,01°C 3E-14 𝑘𝑘𝑘𝑘 ℎ � 4,663 10 6 3E-01 𝑘𝑘𝑘𝑘 ℎ � 1,969 10 6 4E-10 𝑘𝑘𝑘𝑘 ℎ � 0 3E-07 𝑘𝑘𝑘𝑘 ℎ � 0 3E-06 𝑘𝑘𝑘𝑘 ℎ � 0 4E-12 𝑘𝑘𝑘𝑘 ℎ � 0 4E-13 𝑘𝑘𝑘𝑘 ℎ � 0
1E-02 𝑘𝑘𝑘𝑘 ℎ � 0
4E-14 𝑘𝑘𝑘𝑘 ℎ � 0
3E-04 𝑘𝑘𝑘𝑘 ℎ � 0
3E-12 𝑘𝑘𝑘𝑘 ℎ � 0
3E-05 𝑘𝑘𝑘𝑘 ℎ � 0
Hal tersebut menunjukkan pinch technology tidak diterapkan selama mendesain jaringan heat exchanger , sehingga desain berdasarkan retrofit dibutuhkan. Retrofit design dapat membantu menghilangkan kapasitas cross pinch dan mengoptimasi energi utilities selama proses pengolahan LNG.

## C. Retrofit Design
Beberapa pendekatan digunakan untuk memastikan performa dari jaringan heat exchanger efisien. Pendekatan
yang memenuhi syarat untuk memastikan performa heat exchager adalah repiping dan addiing a new match . Hal ini dengan berarti menambah jumlah heat exchanger dalam jaringan dan mengurangi aliran utilities pendinginan cooling water semula 3 aliran menjadi 2 aliran. Bersamaan dengan itu didapatkan peningkatan efisiensi dari model jaringan. Penambahan heat exchanger diterapkan pada daerah atas dan bawah pinch . Daerah atas pinch , matching heat exchanger aliran fluida panas 3E-14 dengan aliran fluida dingin 3E-1 dan daerah bawah pinch, matching heat exchanger aliran fluida panas 3E-7 dengan aliran fluida dingin 3E-1, ditunjukkan pada Gambar 10 tanpa kondisi cross pinch .
Gambar 10. Matching aliran dalam jaringan(diagram grid)retrofit design
Tabel  5  menunjukkan  perbandingan  performa jaringan retrofit design tanpa adanya cross pinch dengan kondisi target. Dapat terlihat jelas perbedaan yang semula jumlah heat exchanger sebesar 12 units pada kondisi exisiting menjadi 14 units. Jumlah shell meningkat dari 32 kondisi exisiting menjadi 35, Total luasan meningkat dari 1,165 10 4 m 2 kondisi exisiting menjadi 1,232 10 4 m 2 . Retrofit design dengan mengeliminasi cross pinch exchanger memberikan perbedaaan yang besar dalam penghematan heating duty dan heating cost. Hal ini dapat dilihat bahwa energi target yang semula mencapai 275,4% berubah menjadi 100%. Demikian pula pada heating cost semula 280,2% berubah menjadi 104,4%. Penambahan dua heat exchanger baru berdampak pada kenaikan capital cost yang semula 170,9% dari target kondisi exisiting menjadi 181,7% dari target . Gambar 11 sebagai bagian dari jaringan heat exchanger berdasarkan retrofit design menunjukkan penambahan dua heat exchanger baru (3E-17 dan 3E-16) dan pengurangan cooling water yang semula tiga stream menjadi dua stream. Satu stream melalui heat exchanger 1E-2 untuk mendinginkan hydrocarbon . Stream cooling water lainnya melalui heat exchanger 3E-7 untuk mendinginkan hydrocarbon , setelah itu melalui heat exchanger 3E-14 untuk mendinginkan hydrocarbon. Keluaran cooling water 1E-2 dan 3E-14 ditampung menjadi satu untuk diolah sebelum dialirkan ke laut.
Tabel 5
Performa data jaringan heat exchanger retrofit design. Network Performance Parameter Existing Target % of Target Retrofit % of Target Heating Value 𝑘𝑘𝑘𝑘 ℎ � 1,04 10 7 3,780 10 6 275,4 3,780 10 6 100 Cooling Value 8,39 10 7 7,731 10 7 108,6 7,731 10 7 100 Number of Units 12 16 70,59 14 88,24 Number of shells 32 18 177,8 35 194,4 Total Area m 2 1,164 10 4 6079,6 191,7 1,232 10 4 202,6 Heating 𝑐𝑐𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 𝑜𝑜� 5,58 10 -3 1,99 10 -3 280,2 2,078 10 -3 104,4 Cooling 7,949 10 -2 9,385 10 -2 84,7 7,911 10 -2 84,29 Operating 8,507 10 -2 9,583 10 -2 88,7 8,118 10 -2 84,71 Capital cost 2,935 10 6 1,718 10 6 170,9 3,122 10 6 181,7 Total Cost 𝑐𝑐𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 𝑜𝑜� 0,1096 0,1102 99,47 0,1073 97,37

## D. Efisiensi Heat Exchanger Network
Efisiensi heat exchanger network adalah perbandingan antara total heat load heat exchanger dengan total heat load heat exchanger ditambah energi eksternal baik heating maupun cooling . Berikut merupakan tabel efisiensi heat exchanger antara sebelum dilakukan optimasi dengan sesudah dioptimasi.
Tabel 6. Efisiensi heat exchanger network Kondisi Heat Load 𝒌𝒌𝒌𝒌 𝒉𝒉 � Effisiensi
Heat Exchanger Heating Cooling (%) Exsisiting 7,45,E+07 1,04,E+07 8,39E+07 44% Retrofit 8,12E+07 3,78E+06 7,73E+07 50%
Dari Tabel 6 dapat dilihat bahwa heat exchanger network pada kondisi retrofit mempunyai efisiensi yang lebih tinggi dibandingkan dengan kondisi exisiting . Hal ini disebabkan oleh berkurangnya heat load dari energi eksternal baik heating maupun cooling . Efisiensi heat exchanger network pada kondisi exsisting sebesar 44%, sedangkan efisiensi pada retrofit design sebesar 50%.

## IV. KESIMPULAN
Dengan simulasi pengolahan feed gas LNG menggunakan software Aspen Energy Analyzer V.10 didapatkan target heating dan cooling duty sebesar 3,78×10 6 kJ/h dan 7,731× 10 7 kJ/h pada suhu pinch optimum 14°C.
Pada kondisi exisiting terdapat cross pinch sehingga energi eksternal lebih besar dari target energi eksternal optimum untuk itu perlu di optimasi.
Optimasi dilakukan dengan cara mengurangi satu stream cooling water dan menambah dua unit heat exchanger sehingga energi eksternal baik heating maupun cooling optimum.
Energi eksternal heating kondisi exisiting menurun dari 1,04×10 7 kJ/h menjadi 3,78×10 6 kJ/h. Energi eksternal cooling kondisi exisiting sebesar 8,39×10 7 kJ/h menjadi 7,731×10 7 kJ/h. Efisiensi heat exchanger network pada kondisi exisiting sebesar 44%, sedangkan efisiensi pada retrofit design sebesar 50%. Perbedaan terjadi dikarenakan berkurangnya heat load dari energi eksternal baik heating maupun cooling .

## DAFTAR PUSTAKA
[1] PP No. 70/2009, Tentang Konservasi Energi . .
[2] W. L. Kubic and F. P. Stein, “A theory of design reliability using probability and fuzzy sets,” AIChE J. , vol. 34, no. 4, pp. 583–601, Apr. 1988.
[3] K. A. Lempoy, “Analisa kesimbangan kalor di uniy pressing PT. Bimoli Bitung dengan menggunakan metode pinch,” TEKNO , vol. 7, no. 52, pp. 61–68, Apr. 2010.
[4] I. C. Kemp, Pinch Analysis and Process Integration : A User Guide on Process Integration for The Efficient Use of Energy . Amsterdam: Butterworth-Heinemann, 2007.
[5] B. Linnhoff and E. Hindmarsh, “The pinch design method for heat exchanger networks,” Chem. Eng. Sci. , vol. 38, no. 5, pp. 745–763, Jan. 1983.
[6] M. Rokni, “Introduction to Pinch Technology.” Technical University of Denmark (DTU), 2016.
[7] Natural Resources Canada and CanmetENERGY (Canada), Pinch Analysis: For the Efficient Use . Québec: Natural Resources Canada, 2003.