Análise Termodinâmica e Otimização Energética do Loop de Reciclo na Síntese de Fischer-Tropsch para Produção de SAF a partir de Biomassa Lignocelulósica

A transição energética no setor de aviação exige o desenvolvimento de soluções tecnicamente viáveis para a produção de Combustível de Aviação Sustentável (Sustainable Aviation Fuel - SAF). Este trabalho apresenta uma análise termodinâmica de uma etapa da rota Biomass-to- Liquid (BtL). A simulação da planta foi desenvolvida no Aspen Plus ® v.14, utilizando a equação de estado Peng-Robinson com a regra de mistura de Boston-Mathias (PR-BM) para predizer o equilíbrio de fases em condições de alta pressão. O foco central do estudo residiu na otimização do loop de reciclo do gás de síntese no reator de Fischer-Tropsch (FT) e no gerenciamento do trabalho isentrópico do compressor multiestágio. Os resultados demonstraram que o limite termodinâmico de viabilidade energética ocorre em uma taxa de reciclo de 94%. Acima deste ponto observa-se o esgotamento do monóxido de carbono e o enriquecimento de espécies leves (H 2 e CH 4 ) altera o fator de compressibilidade da mistura gasosa, elevando o consumo do compressor de forma vertiginosa. Adicionalmente, identificou-se o cruzamento da curva de ponto de orvalho durante o resfriamento intermediário (intercooling) da compressão multiestágio, exigindo a implementação de vasos separadores (knock-out drums) para evitar a perda do equipamento por condensação de frações pesadas e água. A configuração otimizada mitigou o consumo energético associado à compressão mecânica, substituindo-o por aquecimento térmico com correntes de utilidades, o que elevou a viabilidade tecno-econômica do processo.