TEKNIK, 41 (1), 2020, 48-54
doi: 10.14710/teknik.v41n1.24409               Copyright © 2020, TEKNIK, p-ISSN: 0852-1697, e-ISSN: 240-9919
Efisiensi Energi dan Reduksi Harga Total Produksi Hidrogen pada Siklus Sulfur-Iodine Seksi III Skala Pilot Menggunakan Analisis Pinch
Sonya Hakim Raharjo 1 , Ima Winaningsih 1 , Widayat Widayat 2*
1 MagisterTeknik Kimia Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro,
2 Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik,Universitas Diponegoro Jl. Prof. Soedarto, SH, Kampus UNDIP Tembalang, Semarang, Indonesia 50275

## Abstrak
Proses  produksi  hidrogen  melibatkan  perpindahan  panas  dari  satu  aliran  proses  ke  aliran  proses  yang lain atau dari aliran utilitas ke aliran proses dan sebaliknya. Hal ini memotivasi untuk dilakukan proses efisiensi  energi.  Pada  siklus  sulfur-iodine  seksi  III,  proses  dekomposisi  HI  merupakan  bagian  penting karena merupakan proses terakhir untuk menghasilkan H 2 . Beberapa unit peralatan dan unit utilitas yang ada dalam sistem proses ini membutuhkan dan menghasilkan energi yang cukup besar. Ditemukan bahwa beberapa  penggunaan  sistem  energi  ini  dapat  dioptimalkan  melalui  proses  analisis  efisiensi  energi menggunakan analisis pinch. Peneltian ini menggunakan perangkat lunak HINT untuk melakukan analisa pinch dengan variasi minimum temperature approach (ΔTmin). Hasil analisa menunjukkan bahwa pada ΔTmin  10K  diperoleh  maximum  energy  recovery  (MER)  yang  tinggi  dan  total  harga  produksi  H 2 yang paling rendah.
Kata  kunci : maximum  energy  recovery;  produksi  hidrogen;  efisiensi  energy;  harga  total  produksi; analisis pinch; minimum temperature approach (ΔTmin)

## Abstract
[Title:  Energy  Efficiency  and  Total  Price  Reduction  of  Hydrogen  Production  in  Sulfur-Iodine  Cycle Section III Pilot Scale Using Pinch Analysis] The hydrogen production process involves the transfer of heat  from  one  process  flow  to  another  or  from  the  utility  flow  to  the  process  flow  and  vice  versa.  This motivates  to  do  energy  efficiency.  Sulfur-iodine  cycle  process  is  an  important  part  because  it  is  the  last process to produce H 2 . Some equipment units and utility units that exist in the process system require and produce substantial energy. It is found that some usage of energy systems can be optimized through the process  of  energy  efficiency  analysis  using  pinch  analysis.  In  this  report,  HINT  software  was  used  to conduct  the  pinch  analysis  with  variations  in  the  minimum  temperature  approach  (ΔTmin).  Analysis results  showed  that  at  ΔTmin  10  K,  high  maximum  energy  recovery  (MER)  and  the  lowest  total  H 2 production cost could be obtained.
Keywords : maximum  energy  recovery;  hydrogen  production;  energy  efficiency;  production  total  cost; pinch analysis; minimum temperature approach (Δtmin)

## 1. Pendahuluan
Hidrogen  merupakan  bahan  bakar  yang  banyak mendapatkan  perhatian  untuk  dikembangkan,  karena merupakan  bahan  bakar  yang  ramah  lingkungan  dan
berpotensi  menggantikan  bahan  bakar  fosil.  Reaksi pembakaran  gas  hidrogen  tidak  menghasilkan  gas  yang berbahaya  pada  lingkungan  karena  hanya  menghasilkan uap  air.  Selain  sebagai  bahan  bakar  untuk  transportasi, hidrogen  dapat  digunakan  sebagai  bahan  baku  untuk produksi  pupuk,  pengilangan  minyak  dan  industri lainnya.  Hidrogen  merupakan  unsur  jarang  sekali ditemukan dalam bentuk bebas.
------------------------------------------------------------------
*) Penulis Korespondensi. E-mail: widayat@live.undip.ac.id
Di  alam,  hidrogen  terdapat  dalam  bentuk senyawa  dengan  unsur  lain,  seperti  dengan  oksigen dalam  air  atau  dengan  karbon  dalam  metana.  Sehingga untuk dap at memanfaatkanya, hidrogen harus dipisahkan  terlebih  dahulu  dari  senyawanya  agar  dapat digunakan  sebagai  bahan  bakar.  Ada  beberapa  metode pembuatan  gas  hidrogen  yaitu  secara  konvensional  dan teknologi  terbarukan.  Secara  konvensional  dengan memproses bahan bakar fosil yang termasuk didalamnya adalah metode  reforming  hidrokarbon    (steam reforming,  oksidasi  parsial  dan  autotermal  steam reforming)  dan  pirolisis.  Sedangkan  untuk  teknologi terbarukan dalam menghasilkan hidrogen memanfaatkan biomassa atau air (Holladay dkk. , 2009 dan Nikolaidis & Poullikkas, 2017).
Teknologi sulfur-iodine thermochemical hydrogen  cycle merupakan  alternative  pengembangan produksi hidrogen. Siklus termokimia melibatkan reaksi kimia yang tidak diinginkan dengan satu langkah reaksi dari  beberapa  reaksi  dan  proses  pemisahan.  Siklus termokimia  juga  mengharuskan  setiap  langkah  reaksi dilakukan  dalam  kondisi  berbeda  dan  spesifik  (Gilis, dkk. ,  2018).  Siklus  termokimia  yang  yang  telah  banyak dipelajari  adalah Sulfur-Iodine  thermochemical  water- splittting cycle. Zhang, dkk. , (2014) menyebutkan bahwa saat  ini,  hal  yang  diperhatikan  untuk  memproduksi hidrogen  adalah  skala  pengembangannya,  efisiensi,  dan biaya  rendah.  Air  yang  merupakan  salah  satu  bahan baku  yang  sering  ditemukan  di  alam,  dapat  digunakan untuk memproduksi hidrogen melalui reaksi termokimia. Proses sulfur-iodine dipilih sebagai metode produksi  hidrogen  karena  potensial  menghasilkan efisiensi  panas  yang  tinggi  dari  air  (Kasahara dkk. , 2018). Teknologi ini tidak  menghasilkan CO 2 , sehingga mengurangi  efek  rumah  kaca  dan  isu  global  warming. Siklus  sulfur-iodine  memanfaatkan  panas  dari  reaktor nuklir (Leybros dkk. , 2009).
Reaksi  sulfur-iodine  dan  air  pada  suhu  tinggi dengan  memanfaatkan  panas  dari  energi  nuklir  yang ditunjukkan sebagai berikut:
T= ~120°C T= ~830 - 900°C
T= ~400 - 450  C
Asam sulfat tidak dapat dipisahkan dari hidrogen iodide  dengan  cara  termal  tanpa  reaksi  irreversible. Pemisahan  ini  dapat  dilakukan  dengan  menambahkan yodium  berlebihan  (excess),  dengan  pembentukan  dua fase  cair  H 2 SO 4 /H 2 O  dan  fase  berat  HI/I 2 /H 2 O.  Siklus sulfur-iodine dapat menghemat biaya dalam memproduksi  hidrogen  karena  dengan  memanfaatkan
produk  dari  section  satu  fase  berat  ke  section  yang  lain (Brown, et. al., 2003).
Siklus  sulfur-iodine  dipisahkan  menjadi  3  seksi, yaitu  reaksi  bunsen,  pemisahan  produk,  dan  pemurnian HI  (Ping, dkk. ,  2018).  Reaksi  Bunsen  (seksi  I) merupakan  reaksi  SO 2 dan  I 2 yang  ditambah  air menghasilkan  H 2 SO 4 dan  HI.  Jumlah  air  dan  iodine berlebihan  akan  memisahkan  H 2 SO 4 dan  HI,  serta meningkatkan kosentrasi H 2 SO 4 dalam air. Seksi II yaitu dekomposisi H 2 SO 4 untuk recover SO 2 dan menghasilkan  O 2 ,  proses  ini  memanfaatkan  panas  dari reaktor  nuklir.  Seksi  III  merupakan  dekomposisi  HI menggunakan  reaksi  distilasi  campuran  HI,  I 2 ,  H 2 O untuk  recover  I 2 dan  menghasilkan  H 2 ,  kemudian resirkulasi kembali ke reaksi Bunsen.
Proses  produksi  hidrogen  yang  melibatkan perpindahan  panas  dapat  dilakukan  proses  efisiensi Efisiensi  yang  dilakukan  dapat  ditempuh  dengan memaksimalkan recovery panas  proses  ke  proses  dan meminimalkan kebutuhan energi utilitas. Untuk mencapai tujuan energi recovery maksimum atau energi kebutuhan  minimum  dibutuhkan  sebuah  sistem  untuk membentuk  suatu  jaringan  penukar  panas.  Untuk melakukan  desain  sistem  tersebut  dapat  dilakukan melalui  suatu  konsep  analisis  yang  disebut  dengan analisisi  pinch  (Wahono,  2005).  Salah  satu  proses produksi  hidrogen  terbarukan  yang  memungkinkan untuk  dilakukan  proses  analisis  efisiensi  energi  dengan menggunakan  analisis  pinch  adalah sulfur-iodine thermochemical  hydrogen  cycle pada  seksi  III,  unit dekomposisi HI (Brown et.al., 2002).
Pada  siklus  sulfur-iodine  seksi  III,  Dekomposisi HI  merupakan  bagian  penting  dalam  siklus  proses  ini karena  memproduksi  H 2 ,  Beberapa  unit  peralatan  dan unit utilitas yang ada dalam sistem proses membutuhkan dan  menghasilkan  energi  yang  cukup  besar.  Sehingga dalam  menjalankan  proses  produksi  masih  ditemukan beberapa  penggunaan  sistem  energi  yang  dapat dioptimalkan  melalui  proses  analisis  efisiensi  energi dengan menggunakan Teknologi Pinch.
Teknologi  Pinch  adalah  teknologi  analisis  yang dipergunakan  untuk  menggambarkan  termodinamika berdasarkan  metode  yang  menjamin  tingkat  energi minimum  dalam  desain  dari  jaringan  penukar  panas (Linhoff,  1982).  Analisis  pinch  biasa  digunakan  untuk menggambarkan  aplikasi  dari  alat  dan  algoritma  dari teknologi  Pinch  untuk  mempelajari  proses  industri. Banyak  program  software  yang  telah  dikembangkan dalam  anasisis  pinch  dari  proses  industri  yang  komplek dengan cepat dan efisien, seperti Pinch Express TM , Super Target TM , Aspen Pinch TM dan HINT. Teknologi Pinch menampilkan sebuah metodologi  yang  mudah  dalam  analisis  proses  kimia secara sistematis dan sistem utilitas di sekitarnya dengan bantuan  hukum  I  dan  II  termodinamika.  Hukum  I
Termodinamika  menyebutkan  persamaan  energi  untuk menghitung  perubahan  entalpi  (ΔH)  dalam  arus  yang mengalir  melewati  alat  penukar  panas.  Hukum  II Termodinamika menentukan arah dari aliran panas. Oleh karena itu, energi panas hanya mengalir dari suhu panas ke  dingin.  Hal  ini  menghalangi  “aliran  temperatur silang”  dari  aliran  panas  dan  dingin  yang  melalui  alat penukar  panas.  Dalam  alat  penukar  panas  tidak  ada aliran panas yang dapat didinginkan dibawah penambahan  temperatur  arus  dingin  atau  tidak  ada  arus dingin  yang  dapat  dipanaskan  melebihi  temperatur  dari aliran arus panas. Dalam praktek arus panas hanya dapat didinginkan  ke  temperatur  tertentu  yang  disebut “temperatur  approach”  dari  mesin  penukar  panas. Temperatur  approach  adalah  perbedaan  temperatur minimum  yang  diizinkan  (ΔTmin)  dalam  penampang aliran  temperatur  dalam  mesin  penukar  panas.  Level temperatur  ΔTmin  saat  diamati  dalam  proses  mengacu pada  “titik  pinch”  atau  “kondisi  pinch”.  Pinch membatasi  kekuatan  minimum  yang  diperbolehkan dalam alat penukar panas dan memaksimalkan proses ke proses  penutupan  panas  dan  mengurangi  muatan  alat eksternal  (Sahdev, 2002).
Tujuan  dari  artikel  ini  adalah  melakukan  proses analisis  pada  sistem  produksi  H 2 dengan  siklus  sulfur- iodine  dengan  pada  seksi  III:  Dekompisisi  HI, menggunakan teknologi pinch sehingga dapat dilakukan efisiensi  energi.  Analisis  pinch  variasi  terhadap  ΔTmin dilakukan  untuk  mencari  recovery  energi  maksimal, sehingga  dapat  dijadikan  sebagai  pertimbangan  untuk produksi  H 2 kaitannya  dalam  usaha  untuk  melakukan efisiensi energi sehingga dapat mengurangi biaya utilitas serta  mempertimbangkan  total  cost  untuk  memproduksi H 2 . Dengan begitu, aspek tekno-ekonomi dapat tercapai

## 2. Bahan dan Metode
Data  arus  dan  flowsheet  yang  diperlukan  dalam analisa  pinch  didapatkan  pada  penelitian  sebelumnya (Brown,  et.  al.,  2003).  Pada  penelitian  itu,  proses dekomposisi  HI  pada  siklus  sulfur  iodine  merupakan proses  terakhir  yang  menentukan  konversi  hidrogen. Prosesnya  menggunakan  reaksi  distilasi  campuran  HI, I 2 ,  H 2 O  dengan  tujuan  merecover  I 2 dan  H 2 yang dihasilkan kemudian dialirkan kembali ke reaksi Bunsen seksi  (I).  Karena  pada  proses  dekomposisi  HI  single pass,  hanya  dapat  mendekomposisi  HI  sebanyak  16%, sehingga  dilakukan  recycle  untuk  meningkatkan konversi I 2 dan H 2 . Untuk  melakukan  analisis  pinch  pada  sistem siklus  sulfur-iodine  seksi  III,  langkah-langkahnya meliputi:
1. Diagram alir proses dibuat untuk  mengetahui proses pada seksi III
2. Data  seperti  laju  alir  massa/mol,  kapasitas  panas rata-rata (cp mean ), suhu masuk (Ts), suhu keluar (Tt), diekstrak  dari  neraca  massa  seksi  III:  dekomposisi HI
3. Tiap-tiap arus/stream dihitung kalornya (Q)
4. Jaringan  penukar  panas  /  Heat  Exchanger  Network (HEN)  dibuat  untuk  menghitung  jumlah  HE terpasang, biaya, dan luasnya (total cost) menggunakan software HINT
a) Kalor yang dibutuhkan dihitung dengan persamaan
(1)
Dimana M adalah laju alir molar (mol/jam), cp mean : adalah kapasitas panas rata-rata   aliran (kW/mol K), ΔT adalah perbedaan suhu (K)

## b) Luasan HE dihitung dengan persamaan
(2)
Dimana:  A  adalah  luas  HE  (m 2 ),  Q  adalah  kalor (kW) ,  U  adalah  koefisien  overall  penukar  panas (kW/m 2 K)  dan  ΔTLMTD  adalah log  mean temperature difference (K)
c) Biaya  instalasi  HE  terpasang  dihitung  dengan persamaan
(3)
Dimana  total  cost  adalah  biaya  yang  dibutuhkan sejumlah  HE        terpasang;  a,  b,  c  adalah  konversi, nilainya tergantung dari jenis HE yang digunakan. Pada kasus  ini  digunakan  HE  jenis  Shell  and  Tube  dimana harga  a  =  4600,  b  =920,  dan  c  =0,7,  sedangkan  A adalah luas penampang HE (m 2 )
Gambar 1. Diagram Alir seksi III : Dekomposisi HI (Brown, dkk. , 2003).

## TEKNIK, 41 (1), 2020, 51
doi: 10.14710/teknik.v41n1.24409               Copyright © 2020, TEKNIK, p-ISSN: 0852-1697, e-ISSN: 240-9919
d) Analisis tekno-ekonomi
Analisis  pinch  melibatkan  pendekatan  yang sistematis  untuk  mengidentifikasi  potensi Maximum Energy Recovery dari perpindahan panas secara counter current pada  suatu  proses.  Selain  itu,  analisis  pinch dapat  membantu  mengidentifikasi  jenis  kebutuhan utilitas  pada  detil  design Heat  Exchanger  Network (HEN).  Dengan  segala  tujuan  praktis  tersebut,  analisis pinch  dapat  dikembangkan  untuk  HEN  dengan  tujuan untuk  meminimalkan  total  cost.  Dalam  paper  ini, analisis pinch akan dikaitkan dengan biaya utilitas untuk memproduksi H 2 dalam skala pilot.

## 3. Hasil dan Pembahasan
Dari diagram alir dan neraca massa pada seksi III: dekomposisi  HI,  dilakukan  ekstrak  data  yang  nantinya digunakan  untuk  menghitung  kalor  di  tiap-tiap streamnya  (Q).  Data-data  yang  dibutuhkan  untuk analisis  pinch  ,  seperti  laju  alir  mol  tiap-tiap  stream, kapasitas  panas  rata-rata  (cpmean),  temperature  supply (Ts)  dan  temperature  target  (Tt),  diekstrak  dari  neraca massa  sesuai  dengan  diagram  alir  seksi  III.  Data  yang telah diekstrak ditunjukkan pada Tabel 1.
Kurva  komposit  pada  Gambar  2  menunjukkan plotting  suhu  versus  heat  load  (H).  Dengan  ΔTmin sebesar 10 K, titik pinch atas berada pada 403,15 K dan titik  pinch  bawah  393,15  K.  Penghematan  energi ( Maximum  energy  recovery )  yang  dapat  dicapai  adalah sebesar  1557,12  kW.  Sementara  beban  pemanasan  dan pendinginan  secara  berurutan  adalah  sebesar  21,32  kW dan  253,10  kW.  Jaringan  alat  penukar  kalor  dengan Δtmin 10 K disusun sebagaimana Gambar 3.
Evaluasi  energi  pada  sistem  tersebut  tidak merupakan threshold ,  artinya    sistem  memiliki  titik
pinch  atas  dan  bawah  dan  masih  membutuhkan  beban pemanasan  dan  pendinginan. Recovery  energy terjadi pada  bagian  ketika  aliran  panas  sebelum  masuk  reaktor 305 A / 305 D, panas ini dimanfaatkan oleh aliran dingin keluar  reaktor  yaitu  301B  /  304B.  Beban  pendinginan sebesar  208,05  kW  dan  33,4965  kW,  secara  berturut- turut  digunakan  untuk  aliran  panas  (306  A  /  306  C  dan 305  A  /  305  D)  yang  keluar  reaktor  untuk  mencapai masing-masing  suhu  target  nya,  dan  digunakan  di kondenser  sebanyak  11,55  kW  pada  proses  distilasi. Sedangkan  beban  pemanasan  sebanyak  21,32  kW digunakan untuk memanasi aliran dingin sebelum masuk reaktor  hingga  suhu  535  K.  Tabel  2  dibawah  ini merupakan  ringkasan  evaluasi  energi  pada  seksi  III dengan ΔTmin 10 K
Dapat disimpulkan, bahwa dengan ΔTmin sebesar 10  K,  menghasilkan  penghematan  energi  sebesar 1557,12  kW  dengan  biaya  sebesar  $60170,59. Selanjutnya, dicoba untuk mengetahui dampak penghematan  energi,  beban  utilitas,  dan  total  cost  jika ΔTmin divariasikan sebesar 15 K dan 20 K.
Pada  Gmbar  4,  kurva  komposit  dengan  ΔT minimal sebesar 15 K,  titik pinch atas barada di 408,15 K  dan  titik  pinch  bawah  393,15  K.  Maksimum  energy recovery yang dapat dicapai adalah sebesar 1503,72 kW. Sedangkan  beban  pemanasan  dan  pendinginan  secara berurutan adalah sebesar 74,72 kW dan 306,50 kW.
Ternyata,  setelah  menggeser  delta  T  sebesar  15 K,  dengan  jumlah  HE  yang  sama,  beban  pemanasan ( heater )  di  atas  pinch  dan  beban  pendinginan  ( cooler ) dibawah  area  titik  pinch,  semakin  banyak,  itu  artinya, maximum  energy  recovery semakin  kecil,  sehingga luasan HE yang diperlukan juga makin kecil.
Tabel 1 . Ekstrak Data Seksi III
Stream
Jenis aliran Ts (K) Tt (K) ΔT (K) m (mol /jam) cp mean (W/ mol K) m.cp (kW /K) Heat load (kW) 306A- 306C Hot  524,15  368,15  156  76,63 84,32  6,46 1007,76 305A- 305D Hot  583,15  393,15  190  48,51 84,77  4,11 780,9 307A- 307B Hot  494,15  298,15  196  3,33 31,95  0,11 21,56 301B- 304B Cold  393,15  535,15  142  126,16 85,58  10,80 1553.6 308A- 308B Cold  298,15  494,15  196  2,31 80,98  0,19 37,24 311A- 311B Cold  298,15  393,15  95 1,05 75,37  0,08 7,6
Gambar 2. Kurva Komposit  dengan ΔTmin 10 K 0. 200. 400. 600. 800. 1000. 1200. 1400. 1600. 1800. 2000. 199.98 249.98 299.98 349.98 399.98 449.98 499.98 549.98 599.98 H (kW) T (K) Composite Curves
Tabel 2. Evaluasi Seksi III Setelah Analisis Pinch dengan ΔTmin 10 K .
Analisis Parameter Jumlah Sebelum analisis pinch Q panas (kW) 1.578,44 Q dingin (kW) 1.810,22 Sesudah analisis pinch Beban pemanasan (kW) 21,32 Beban pendinginan (kW) 253,10 Maximum energy recovery (MER) (kW) 1.557,12 Jumlah HE terpasang 10 Total cost HE terpasang ($) 60.170,59
Gambar 3. Jaringan alat Penukar Kalor ΔTmin 10 K
Gambar 4. Kurva Komposit dengan ΔTmin 15 K
Gambar 5. Matching Aliran dengan ΔTmin 15 K
Pada  Gambar  6,  kurva  komposit  dengan  ΔTmin sebesar 20 K, menghasilkan titik pinch atas barada di 413,15 K  dan  titik  pinch  bawah  393,15  K.  Maksimum  energy recovery  yang  dapat  dicapai  adalah  sebesar  1450,32kW. Sedangkan  beban  pemanasan  dan  pendinginan  secara berurutan adalah sebesar 128,12 kW dan 359,90 kW.
Hasil  yang  sama  juga  menunjukkan  bahwa  ketika ΔTmin  digeser  lagi  sejauh  20  K,  dengan  jumlah  HE  yang sama,  beban  pemanasan  ( heater )  di  atas  pinch  dan  beban pendinginan  ( cooler )  dibawah  area  titik  pinch,  semakin banyak, itu artinya, semakin besar biaya utilitasnya, selain itu maximum  energy  recovery  semakin  kecil,  sehingga  luasan HE  yang  diperlukan  juga  makin  kecil.  Berikut  merupakan kesimpulan  yang  didapatkan  setelah  melakukan  analisis pinch dengan berbagai ΔTmin.
Berdasarkan Tabel 3, dengan jumlah HE yang sama, dengan ΔTmin 10 K, menghasilkan MER yang paling besar, yaitu  sebesar  1557,12  kW.  Sedangkan  apabila  dikaitkan dengan  seberapa  banyak  energi  untuk  memproduksi hidrogen,  Brown dkk. ,  2003,  menyebutkan  per  kW  nya, dapat dihasilkan hidrogen sebesar 12,9 kg. Selain itu, harga
H 2 per  kg  adalah $1,42. Pada existing process , energi  yang dibutuhkan  untuk  memproduksi  H 2 adalah  3388,66    kW (Brown,  2003).  Setelah  analisis  pinch,  energi  yang dibutuhkan  pada  ΔTmin  10  K,  15  K  dan  20  K  dapat menghasilkan hidrogen sebanyak 23626,87 kg, 24315,73 kg, dan  25004,58  kg  secara  berturut-turut.  Semakin  banyak  H 2 yang  dihasilkan,  maka  total  cost  produksi  H 2 nya  juga meningkat,  sehingga  dengan  ΔTmin  20  K,  membutuhkan total  cost  produksi  hidrogen  paling  banyak.  Dengan  fakta tersebut,  dipilih  ΔTmin  sebesar  10  K.  Alasanya  karena dengan  jumlah  HE  yang  sama,  energy  recovery  nya  paling besar.  Akibatnya  beban  dan  biaya  utilitas  yang  dibutuhkan paling rendah. Selain itu, ditinjau dari total cost produksi H 2 , dengan  ΔTmin  10  K,  membutuhkan  biaya  paling  rendah. Hal  ini  sesuai  dengan  Rossiter  (2010)  yang  menyatakan bahwa  perubahan  proses  untuk  mengefisiensikan  energi dapat ditentukan  berdasarkan  pemilihan  ΔTmin  yang dapat berpengaruh pada trade-off antara total cost dan biaya energi. Semakin  kecil  ΔTmin,  HEN  yang  dihasilkan  akan menurunkan biaya energi.
1 -1007.76 6.46 524.15 368.15 2 -780.9 4.11 583.15 393.15 3 -21.56 0.11 494.15 298.15 4 37.24 0.19 298.15 494.15 5 7.6 8.e-002 298.15 393.15 6 1533.6 10.8 393.15 535.15 393.15 535.15 403.15 403.15 393.15 393.15 1 18.05 400.4 393.1 2 7.6 401.3 393.1 3 19.19 578.5 494.1 4 10.01 403.1 395.5 5 720.5 403.2 393.1 6 781.66 403.1 393.1 21.32 H7 535.1 208.05 C8 368.1 33.4965 C9 393.1 11.55 C10 298.1 0. 200. 400. 600. 800. 1000. 1200. 1400. 1600. 1800. 2000. 199.98 249.98 299.98 349.98 399.98 449.98 499.98 549.98 599.98 H (kW) T (K) Composite Curves 1 -1007.76 6.46 524.15 368.15 2 -780.9 4.11 583.15 393.15 3 -21.56 0.11 494.15 298.15 4 37.24 0.19 298.15 494.15 5 7.6 8.e-002 298.15 393.15 6 1533.6 10.8 393.15 535.15 393.15 535.15 408.15 408.15 393.15 393.15 1 18.05 405.4 393.1 2 7.6 406.3 393.1 3 19.19 578.5 494.1 4 9.46 408.1 395.4 5 699.49 408.3 393.1 6 749.36 408.1 393.1 74.72 H7 535.1 240.35 C8 368.1 54.0465 C9 393.1 12.1 C10 298.1
doi: 10.14710/teknik.v41n1.24409               Copyright © 2020, TEKNIK, p-ISSN: 0852-1697, e-ISSN: 240-9919
Gambar 6. Kurva Komposit dengan ΔT min 20 K
Gambar 7. Matching Aliran dengan ΔTmin 20 K
Tabel  3. Ringkasan  Evaluasi  Seksi  III  Produksi Hidrogen Menggunakan Analisis Pinch dengan Berbagai Minimum Temperature Approach (ΔTmin)
Parameter ΔT min = 10 K ΔT min = 15 K ΔT min = 20 K Jumlah HE terpasang 10 10 10 Total cost HE terpasang ($) 60170,59 59026,93 58255,22 Luas HE (m 2 ) 30,35 26,13 23,30 Beban pemanasan (kW) 21,32 74,72 128,12 Beban pendinginan (kW) 253,10 306,50 359,90 Maximum energy recovery (MER) (kW) 1557,12 1503,72 1450,32 Energi sebelum analisis pinch (kW) 3388,66 Energi pada ΔT min (kW) 1831,54 1884,94 1938,34 Hidrogen yang dihasilkan (kg) 23626,87 24315,73 25004,58 Total cost produksi H 2 ($) 33550,15 34528,34 35506,50

## 4. Kesimpulan
Seksi III yang merupakan proses dekomposisi HI pada  proses  produksi  hidrogen,  merupakan  proses  yang krusial.  Oleh  karena  itu,  dibutuhkan  evaluasi  dalam berbagai  segi,  terutama  efisiensi  energi.  Variasi minimum  temperature  approach  (ΔTmin)  digunakan untuk  menghitung  seberapa  besar  sistem  merecover panas. Hasil analisa pinch menunjukkan pada ΔTmin 10 K  dihasilkan  MER  paling  tinggi.  Ini  menyebabkan beban utilitas berkurang yang pada akhirnya menurunkan  biaya.  Sedangkan  luasan  HE  terpasang dengan jumlah 10 adalah sebesar 30,35 m 2 dengan total cost  sebesar    $60170,59.  Besarnya  luasan  HE  linier dengan  biaya  operasional  nya  ( total  cost ).  Selain  itu, total  cost untuk  produksi  H 2 paling  rendah  juga diperoleh pada ΔTmin 10 K. Dari analisis tersebut, dapat disimpulkan  bahwa  untuk  memperoleh  pemanfaatan panas  besar  dan total  cost produksi  H 2 yang  rendah, maka ΔTmin 10 K merupakan rekomendasi temperature approach .

## Daftar Pustaka
Brown, L. C., Besenbruch, G.E., Lentsch, R.D., Schultz, K.R.,  Funk,  J.F.,  Pickard,  P.S.,  Marshall,  A.C., Showalter, S.K., (2003) High Efficiency Generation  of  Hydrogen  Fuels  Using  Nuclear Power;  GA-A24285;  General  Atomics:  San Diego, CA, USA
Brown,  L.C.,  Lentsch,  R.D., Besenbruch,  G.E., Schultz, K.R., Funk, J.E., (2003). Alternatif Flowsheet for the  Sulfur-Iodine  Thermochemical  Hydrogen Cycle.  General  Atomic  Project  30171,  U.S Department of Energy ang Grant, Proceedings of AIChE.
Gilis,  R.  J.,  Al-Ali,  k.,  Green,  W.H.,  (2018). Thermochemical  Production  of  Hydrogen  from Hydrogen Sulphide with Iodine Thermochemical Cycles, Journal of Hydrogen Energy , 43, 12939- 12947.Y
Holladay, J. D., Hu, J., King D.L., Wang, Y., (2009). An Overview of Hydrogen Production Technologies .
Catalysis Today , 139(4), 244–260. Kasahara, S., Imai, Y., Suzuki, K., Iwatsuki, J., Terada, A., and Yan, X.L.,  (2018). Conceptual Design of The  Iodine-Sulfur  Process  Flowsheet  with  More Than  50%  Thermal  Efficiency  for  Hydrogen Production, Nuclear  Engineering  and  Design , 329, 213-222 .
Linhoff, B. (1982). A User Guide on Process Integration for  Efficient  Use  of  Energy,  The  Institution  of Chemical Engineers, England.
Leybros,  J.,  Carles,  P.,  and  Borgard,  J.M.  (2009).
Countercurrent Reactor Design and Flowsheet for
0. 200. 400. 600. 800. 1000. 1200. 1400. 1600. 1800. 2000. 199.98 249.98 299.98 349.98 399.98 449.98 499.98 549.98 599.98 H (kW) T (K) Composite Curves 1 -1007.76 6.46 524.15 368.15 2 -780.9 4.11 583.15 393.15 3 -21.56 0.11 494.15 298.15 4 37.24 0.19 298.15 494.15 5 7.6 8.e-002 298.15 393.15 6 1533.6 10.8 393.15 535.15 393.15 535.15 413.15 413.15 393.15 393.15 1 18.05 410.4 393.1 2 7.6 409.2 393.1 3 19.19 578.5 494.1 4 8.91 413.1 395.3 5 680. 413. 393.1 6 717.06 413.1 393.1 128.12 H7 535.1 265.05 C8 368.1 82.2 C9 393.1 12.65 C10 298.1
Iodine-Sulphur  Thermochemical  Water  Splitting Process. International  Journal  of  Hydrogen Energy, 34, 9060-9075.
Nikolaidis, P., & Poullikkas, A. (2017). A Comparative Overview  of  Hydrogen  Production  Processes. Renewable  and  Sustainable  Energy  Reviews ,  67, 597–611.
Ping,  Z.,  Laijun,  W.,  Songzhe,  C.,  and  Jingming,  X., (2018). Progress of Nuclear Hydrogen Production through The Iodine-Sulfur Process in China, Renewable  and  Suitable  Energy  Review , 81, 1802-1812.
Rossister, A. P., (2010). Improve Energy Efficiency via Heat Integration. American Institute of Chemical Engineering
Sahdev  dan  Mukesh.  (2002).  Pinch  Technology:  Basics for  Beginners,  diakses  pada  10  Juli  2019,  dapat diakses pada http://www.cheresources.com
Wahono,  S.K.  (2005).  Analisa  Efisiensi  Energi Menggunakan  Teknologi  Pinch  pada  Sistem Proses  Unit  Phonska  PT.  Perokimia  Gresik Sebagai Alternatif Penghematan Energi, Seminar Nasional  Fundamental  dan  Aplikasi  Teknik Kimia , ISSN: 1410-566.
Zhang,  Y.,  Ying,  Z.,  Zhou,  J.,  Liu,  J.,  Wang,  and  Cen K.,  (2014).  Electrolysis  of  the  Bunsen  Reaction and  Properties  of  the  Membrane  in  the  Sulfur- Iodine  Thermochemical  Cycle, Industrial  & Engineering  Chemisty  Research ,  53,  13581- 13588
.