Refining menyedot 6–8% energi industri global dan bisa memakan hingga 50% biaya operasi. Untuk memangkasnya, kilang yang gesit memasang Advanced Process Control, memeras panas lewat pinch analysis, dan menambah cogeneration.
Di kilang minyak, energi adalah komoditas sekaligus biaya. Crude oil processing menyerap sekitar 6–8% energi industri global dan porsi energi dapat mencapai hingga 50% dari biaya operasi kilang, menurut Alfa Laval (dua klaim di sumber yang sama). Bagian paling rakus energi? Atmospheric dan vacuum distillation (CDU/VDU) yang sering menghabiskan sekitar 30% energi kilang—dan penguatan heat recovery di crude preheat train bisa memangkas konsumsi unit‑unit itu sekitar 25% atau lebih (Alfa Laval; DigitalRefining).
Benchmark industri menunjukkan kilang kelas dunia biasanya ≥20% lebih efisien dari rata‑rata—misalnya top performer dengan EII 60–80 vs baseline 100 (DigitalRefining). EII (Energy Intensity Index) adalah indeks intensitas energi relatif; makin rendah, makin efisien.
Di Indonesia, urgensinya berlipat. Pertamina menegaskan “optimizing oil refineries” untuk memperkuat ketahanan energi nasional (Pertamina). Regulasi nasional (MEMR No. 14/2012) mewajibkan pengguna energi besar (>6.000 toe/tahun; toe adalah ton oil equivalent, satuan energi setara ton minyak) untuk menunjuk energy manager, melakukan audit, dan melaksanakan konservasi (IEA). Implementasi kendali canggih dan integrasi panas bukan hanya menurunkan biaya dan emisi, tapi juga membantu kepatuhan pada kebijakan manajemen energi (IEA).
Baca juga: Pengolahan Limbah Secara Kimia
Advanced Process Control multivariabel
Advanced Process Control (APC, kendali prediktif multivariabel berbasis model real‑time dan soft‑sensor) menjaga operasi dekat batas optimum dan mengoordinasikan banyak loop agar throughput terdorong, ketersediaan naik, off‑spec turun—dengan biaya energi lebih rendah (Control Engineering). Contoh aplikasinya: mengoptimalkan rasio udara‑bakar furnace via oxygen trim, meminimalkan reflux atau beban reboiler di distilasi, dan men-tighten fireplace controls—tugas yang sukar dijalankan operator secara simultan di performa puncak (DigitalRefining; Control Engineering).
Di praktiknya, APC kerap balik modal cepat: Yokogawa/Shell melaporkan >250 instalasi APC per 2009, dan banyak kilang menyebut APC sebagai cara “mendekatkan setpoint ke batas operasi” untuk hemat energi (Yokogawa; Control Engineering).
Dampak terukur dari studi kasus: APC memangkas beberapa persen intensitas energi dengan menghapus konservatisme—misalnya, menurunkan excess O₂ furnace untuk memangkas bahan bakar (DigitalRefining). Survei industri menunjukkan penghematan bahan bakar bersih sekitar 1–3% saat dieksekusi baik (sering disatukan dengan objective energi), sebuah gain moderat namun cost‑effective dibanding perubahan hardware (Yokogawa; Control Engineering).
Kunci implementasi: integrasi plant‑wide, memilih kompleksitas model (“small vs. complex” loop) secara selektif, dan tata kelola—pembelajaran dari Leuna (Total) menekankan kepemilikan engineer+operator, pemeliharaan model, serta penyelarasan dengan tim planning/optimisasi (DigitalRefining). APC tidak sendirian memotong puluhan persen energi, tetapi ia mengunci stabilitas yang memungkinkan langkah efisiensi lain. Saat spesifikasi produk dikontrol lebih ketat, off‑gas flaring atau recycle menurun, dan fixed‑speed drive bisa dituning ulang ketika aliran stabil—buah rendah yang merebut kembali konservatisme manusia (DigitalRefining).
Integrasi panas dan jaringan penukar panas
Untuk proses yang didominasi pemanasan, process heat integration adalah tuas utama. Pinch analysis (metode untuk mengidentifikasi kebutuhan panas minimal dan “pinch” sebagai bottleneck) serta desain heat‑exchanger network/HEN dipakai untuk memeras heat recovery internal semaksimal mungkin (DigitalRefining; Ipieca). Studi industri menunjukkan penghematan utilitas sekitar 20% atau lebih dibanding desain sebelumnya, dan retrofit crude preheat chain biasanya langsung menurunkan duty furnace (DigitalRefining).
Preheat train yang diperpanjang—menambah/meriping penukar agar side draw dan pump‑around panas memanaskan crude masuk—menjadi contoh bernilai tinggi; di studi Aramco, redesain crude preheat network memberi NPV tertinggi lewat preheat yang meningkat dan tembakan furnace yang turun (DigitalRefining; DigitalRefining).
Penggantian shell‑and‑tube lawas dengan compact welded‑plate exchanger bisa melipatgandakan kerapatan area transfer panas. Contoh teknologi komersial seperti Compabloc menunjukkan efisiensi area sekitar 5× dibanding shell‑and‑tube pada tekanan/suhu tinggi (Alfa Laval; Alfa Laval). Di sebuah kilang, empat reboiler shell‑tube diganti satu plate exchanger, menghemat sekitar 7 MW beban panas kontinu (~60 GWh/tahun) dan memangkas 14,6 kt CO₂/tahun (Alfa Laval). Secara global, Alfa Laval memperkirakan plate exchanger menghemat ~54 TWh/tahun (≈245 juta ton CO₂) bagi kilang dibanding desain tradisional (Alfa Laval).
Baca juga:
Optimasi jaringan uap multi‑tekanan
Sistem steam LP/MP/HP (low/medium/high pressure) yang di‑flash‑recovery dan di‑rebalance untuk meminimalkan biaya pembentukan steam adalah komponen inti integrasi panas. Mengarahkan steam bertekanan tinggi melalui turbin ke beban bertekanan lebih rendah dapat mensubstitusi pembangkitan listrik utilitas, sementara pemulihan steam terbuang (drain/kondensat) menghemat fresh steam. Smart control via APC pada let‑down dan flash train krusial agar losses turun.
Kualitas kondensat dan air umpan boiler menjadi penentu hilang‑tidaknya energi pada siklus. Di banyak kilang, polishing kondensat dilakukan menggunakan peralatan seperti condensate polisher untuk menjaga kemurnian sirkuit kondensat.
Pengelolaan chemical dosing yang presisi membantu menjaga efisiensi penukar panas dan boiler; solusi seperti dosing pump digunakan untuk menjaga dosis konsisten pada laju alir yang berubah.
Dalam program proteksi boiler/steam, bahan kimia seperti oxygen scavengers dan scale inhibitors umum diterapkan untuk mengurangi korosi dan fouling yang memakan energi.
Kontrol pH pada jaringan kondensat sering di‑support oleh neutralizing amine agar transport kondensat aman dan perpindahan panas tetap optimal.
Untuk air umpan boiler berkualitas tinggi, beberapa kilang mengandalkan sistem deionisasi seperti demineralizer guna mendukung operasi HHP (high‑pressure) steam tanpa penalti energi dari blowdown berlebih.
Pemulihan panas buang dan efisiensi peralatan
Flue gas dari furnace dan ventilasi panas merupakan kantong energi yang bisa dikembalikan ke proses. Di kilang lama, peluang menambah waste‑heat boiler atau konversi gas‑ke‑daya via ORC/steam (Organic Rankine Cycle, siklus Rankine dengan fluida organik) sering masih tertutup, namun fokus pada arus panas mayor seperti exhaust furnace atau regenerator bisa memulihkan tambahan sekitar 5–10% energi. Secara kuantitatif, retrofit integrasi panas menyeluruh kerap menunjukkan ≥20% reduksi energi—namun target pinch yang terlalu agresif bisa memicu pelanggaran constraint, sehingga desain nyata biasanya berada sedikit di bawah limit teoretis (DigitalRefining). Meski begitu, payback 2–3 tahun saat harga bahan bakar tinggi dan IRR kira‑kira 24% tetap umum untuk retrofit heat train (DigitalRefining; IRR ≈24% DigitalRefining).
Cogeneration (CHP) dan infrastruktur daya kilang
Perpaduan kebutuhan listrik dan steam membuat cogeneration/CHP (Combined Heat & Power: pembangkit listrik yang memulihkan panas untuk steam) menjadi pengungkit efisiensi total. Skema konvensional—membeli listrik grid dan membuat steam via boiler—biasanya hanya ~50% efisiensinya secara gabungan. CHP yang dirancang baik (turbine/engine + heat‑recovery steam generator/HRSG) mencapai ~60–80% efisiensi total (DigitalRefining).
Ipieca melaporkan CHP umum mencapai 50–70% efisiensi elektrik (konversi bahan bakar ke daya) dan memakai 20–40% lebih sedikit bahan bakar untuk output listrik+panas yang sama dibanding pembangkitan terpisah (Ipieca; Ipieca). Prinsipnya: mengekstraksi kerja poros lebih dulu, lalu menumpuk sisa panas ke steam, alih‑alih membuangnya.
Di praktik, kilang memanfaatkan natural gas atau refinery off‑gas sebagai bahan bakar turbin CHP; steam yang dihasilkan memasok proses dan listriknya mengurangi pembelian dari grid—bahkan bisa dijual saat surplus. Ketahanan operasi juga meningkat: CHP membantu produksi tetap jalan saat gangguan grid (DigitalRefining). Analisis terbaru menyebut dengan desain tepat, retrofit CHP kilang (gas alam atau renewable gas) bisa balik modal kurang dari satu tahun—didukung harga listrik tinggi dan kredit steam (DigitalRefining).
Konfigurasi lazim: gas turbine atau reciprocating engine dengan HRSG, mungkin diikuti condensing/steam turbine; pilihan ditentukan kebutuhan (belasan MW hingga puluhan MW) dan bahan bakar. Kasus di lapangan menunjukkan penambahan unit 10–20 MW makin lazim saat turnaround; satu kilang melaporkan efisiensi termal tripled dan biaya energi turun setelah memasang CHP 12 MW dengan payback <2 tahun. Di sisi lain, tail‑gas‑fired turbine engine (micro‑CHP) berbahan gas limbah kaya hidrogen menunjukkan >70% efisiensi konversi bahan bakar ke energi.
Dampak lingkungan langsung: CHP menurunkan intensitas karbon per energi yang dikirim dan menjadi cara efektif “decouple” dari jejak emisi listrik grid; penggunaan renewable natural gas atau hidrogen di CHP dapat secara signifikan menurunkan intensitas karbon kilang (DigitalRefining; Ipieca). CHP—termasuk combined cycle—dengan efisiensi 60–80% telah luas di kilang dunia (DigitalRefining; Ipieca).
Baca juga:
Kondensat Sterilizer Sawit: Limbah Panas yang Bisa Diubah Jadi CPO dan Penghematan Energi
Peta jalan implementasi dan hasil yang diharapkan
Gabungan optimisasi kendali, integrasi heat recovery, dan pembangkitan listrik/steam di lokasi adalah jalur praktis menuju kilang hemat energi. Roadmap ringkas berikut menurunkan risiko sekaligus mempercepat hasil:
- Benchmark dan audit: mulai dengan energy audit dan benchmarking (mis. Solomon EII) untuk mengidentifikasi inefisiensi terbesar—sering di CDU/VDU preheat dan fuel‑network losses. Tetapkan KPI energi (mis. MJ/bbl) dan target perbaikan; banyak kilang membidik ≥15–20% penurunan intensitas bahan bakar dalam 5 tahun.
- Upgrade APC: pasang atau tingkatkan loop APC pada unit kunci (CDU, FCC, reformer, SRU, dll.) dengan objective energi. Fokus pada proses stabil seperti heater, reaktor, furnace. Libatkan operator dalam tuning dan monitor hasil via laju bahan bakar pada throughput tetap atau yield per unit energi (Control Engineering; Yokogawa).
- Retrofit penukar panas: terapkan pinch/HEN untuk retrofit furnace train dan stream. Tambah exchanger untuk menangkap peluang di sekitar pinch; ganti/augment exchanger ber‑effectiveness rendah dengan plate/welded ber‑efektivitas tinggi. Hemat bahan bakar firing tipikal 10–30% dengan ROI 1–4 tahun saat harga bahan bakar mendukung (DigitalRefining).
- Optimasi sistem steam: sempurnakan steam trap, insulasi, dan condensate return; re‑balance header LP/MP/HP; pertimbangkan turbine‑driven pumps saat ketidakcocokan eksergi steam besar. Setiap 1% pengurangan steam venting atau 1°C penurunan suhu balik cooling water bisa berbuah penghematan bahan bakar besar. Dukungan operasi meliputi penggunaan neutralizing amine untuk kontrol pH kondensat serta sistem seperti condensate polisher untuk menjaga kemurnian kondensat.
- Deploy cogeneration: evaluasi opsi CHP dengan refinery fuel gas atau gas alam. Model ekonomi terintegrasi: harga listrik, harga gas, kredit steam, dan manfaat karbon. Banyak pasar menunjukkan gas‑turbine + HRSG memberi penghematan bahan bakar 20–40% vs sistem terpisah (Ipieca), dengan NPV yang pulang pokok 1–3 tahun (DigitalRefining; DigitalRefining).
Dengan kombinasi pendekatan tersebut, upgrade energi kilang rutin mencetak penghematan persentase dua digit. Satu kilang di Tiongkok memangkas konsumsi energi CDU sebesar 30% melalui optimisasi penuh (Alfa Laval); pergeseran luas ke compact exchanger diperkirakan dapat menurunkan permintaan energi kilang global sekitar 23% (Alfa Laval). Dampaknya langsung pada OPEX dan kepatuhan regulasi Indonesia soal manajemen energi (IEA).
Dari sisi finansial, proyek yang membundel APC, pinch retrofit, dan CHP kerap mencatat IRR >15–25% berkat penghematan bahan bakar dan potensi kenaikan kapasitas (contoh NPV US$21,8 juta dan IRR 24% pada satu retrofit HEN, lihat DigitalRefining). Bahkan pengurangan “beberapa persen” konsumsi bahan bakar akan berbuah penghematan jutaan dolar per tahun di kilang besar—sebuah hasil yang selaras dengan target bisnis dan keberlanjutan.
Baca juga:
Mengapa Sterilizer Horizontal & Kontrol Otomatis PLC/SCADA Jadi Pilihan Utama di Pabrik Kelapa Sawit
Referensi sumber data
Analisis ini merujuk pada survei/riset industri dan studi kasus: teknologi penukar panas dan data kilang dari Alfa Laval dan Alfa Laval serta Alfa Laval dan Alfa Laval, laporan APC Yokogawa/Shell (Yokogawa; Control Engineering), studi integrasi panas dan ekonomi retrofit (DigitalRefining; DigitalRefining) dan CHP (DigitalRefining; DigitalRefining), panduan efisiensi Ipieca (Ipieca; Ipieca; Ipieca), serta regulasi energi Indonesia (IEA). Rilis Pertamina menegaskan fokus optimasi kilang (Pertamina).
