Regeneration Gas Heater (RGH) merupakan komponen penting dalam proses regenerasi katalis sebelum gas memasuki unit kriogenik. Efisiensi termal RGH dipengaruhi oleh rasio udara-bahan bakar (AFR), yang menentukan kualitas pembakaran dan besarnya kehilangan energi. Penelitian ini bertujuan menganalisis pengaruh AFR terhadap efisiensi termal RGH berbahan bakar metana. Percobaan dilakukan pada heater kapasitas 1001 kW dengan variasi AFR dari 16,1 hingga 17,5 (interval 0,1), di mana dilakukan pengukuran temperatur masuk dan keluar gas, konsumsi bahan bakar, serta analisis termodinamika dan emisi. Hasil menunjukkan efisiensi maksimum sebesar 83,99% terjadi pada AFR 17,2:1. Analisis regresi kuadratik menunjukkan koefisien determinasi (R²) sebesar 0,906 dengan nilai p < 0,01, menandakan hubungan yang signifikan antara AFR dan efisiensi. Optimasi AFR tidak hanya meningkatkan efisiensi energi, tetapi juga menurunkan emisi CO dan NOx secara signifikan.