Analisis pinch dan jaringan penukar kalor

Halaman ini mencakup rangkaian artikel mengenai analisis pinch (pinch analysis) dan jaringan penukar kalor (heat exchanger network). Aplikasi lain dari pinch analysis seperti heat and power integration, hydrogen management, water and wastewater minimization, cooling water system design, dan lain sebagainya, akan dibahas di rangkaian artikel lainnya.

Pendahuluan

Teknologi pinch (pinch technology) atau analisis pinch (pinch analysis) adalah suatu metode yg sistematik dan menyeluruh untuk mengetahui target minimum energy, sumber daya (resources), atau bahan baku yg diperlukan oleh suatu industry proses. Hal lain yg bisa diketahui adalah maksimum pertukaran energy, sumber daya, atau bahan baku yg dpt dilakukan di dlm proses tsb. Pada awalnya metode ini dibuat khusus untuk mengatasi permasalahan di bidang energy dan muncul tepat di saat krisis minyak di akhir tahun 1970an. Pada saat itu, metode ini sgt diterima dgn baik oleh kalangan industri. Pada perkembangan selanjutnya, metode ini dikembangkan lebih lanjut dan diaplikasikan ke bidang konservasi air, sumber daya lain spt pelarut (solvent) dan hidrogen, dan terakhir ke konservasi atom karbon di bidang biorefinery. Pada perkenalan kali ini, tulisan ini hanya membahas mengenai analisis pinch di bidang energi yg mencakup metode dan aplikasinya.

Dlm ruang lingkup sintesis proses (process synthesis), metode analisis pinch ini dilakukan setelah sistem reaktor, sistem pemisahan (separator), dan recycle dibuat. Dengan kata lain, analisis pinch hanya bisa dilakukan jika kita sudah memiliki flowsheet dasar yg mengandung sistem reaktor, pemisahan, dan recycle. Hasil dari analisis pinch ini berupa desain optimum jaringan penukar kalor (heat exchanger network), kemudian dijadikan input utk mendesain sistem tenaga dan steam (power and steam system). Skema sintesis proses berdasarkan onion diagram di bawah ini dpt membantu memvisualisasikan bahwa analisis pinch dilakukan ketika kita telah mempersiapkan sistem reaktor dan pemisahannya (separation).

Onion diagram

Sebelum analisis pinch dilakukan, sebaiknya kita memastikan terlebih dahulu bahwa tidak ada lg pilihan yg memungkinkan utk meminimumkan konsumsi energi. Di sini kita melihat apakah sistem reaktor, pemisahan, dan recycle nya bisa kita modifikasi sehingga konsumsi energinya menjadi lebih rendah. Setelah upaya ini dilakukan, baru lah kita melangkah ke analisis pinch.

Langkah-langkah melakukan analisis pinch

Secara garis besar analisis pinch dilakukan dengan mengikuti langkah-langkah berikut:

  1. Mengidentifikasi aliran dan mengekstrak datanya
  2. Membuat kurva komposit aliran (composite curves)
  3. Prinsip plus/minus
  4. Membuat grand composite curve
    1. Meletakkan lokasi utilitas
    2. Lokasi reaktor dan evaporator
    3. Lokasi heat pump dan heat engine
    4. Kolom distilasi
  5. Mendesain jaringan penukar kalor (heat exchanger network design)
  6. Menyederhanakan desain dengan loop dan path
  7. Melakukan debottlenecking
  8. Kasus-kasus industri
    1. Crude preheat train
    2. Perpindahan kalor secara tak langsung di pabrik kimia

Leave a Comment