Physico-chemical Fuel Processing

Chemical fuels for technical processes have to meet strict standards with respect to purity and fuel composition. In order to meet these specifications, energy-efficient purification technologies are needed. In some cases, fuel purification processes can also be beneficially integrated into the actual fuel production or conversion steps.

At EBI-ceb, new concepts for the processing of fuels (mainly gaseous) are developed by experimental and modelling work and evaluated in terms of optimization of established processes or development of new processes.

Selected publications

Process Engineering Analysis of Transport Options for Green Hydrogen and Green Hydrogen Derivatives
Staudt, C.; Hofsäß, C.; Lewinski, B. von; Mörs, F.; Prabhakaran, P.; Bajohr, S.; Graf, F.; Kolb, T.
2024. Energy Technology, Art.-Nr.: 2301526. doi:10.1002/ente.202301526
Aktuelle Fragestellungen beim leitungsgebundenen Transport von Wasserstoff
Graf, F.; Isik, V.; Heneka, M.; Köppel, W.; Kolb, T.; Fleer, A.-C.; Verbücheln, R. W.
2024. Chemie Ingenieur Technik, 96 (1-2), 74–85. doi:10.1002/cite.202300106
Generische Gasnetzmodelle - Methodik, Vorteile und Anwendungsbeispiele
Wayas, L.; Köppel, W.; Graf, F.
2023. gwf. Gas + Energie, (08/09), 05398_2023_08–09_03
Entfernung von geruchsrelevanten Begleitstoffen aus Biogas
Kussin, P.; Kröger, K.; Schütz, J.; Mörs, F.; Graf, F.
2023. Energie-, Wasser-Praxis, (2), 52–57
Modelling and validation of energy systems with dynamically operated Power to Gas plants for gas-based sector coupling in de-central energy hubs
Prabhakaran, P.; Graf, F.; Koeppel, W.; Kolb, T.
2023. Energy Conversion and Management, 276, Art.Nr. 116534. doi:10.1016/j.enconman.2022.116534
Ergebnisse des DVGW-Forschungsvorhabens EvaNeMeL zur oberirdischen Rohrnetzüberprüfung mit neuartigen Messverfahren
Kröger, K.; Schütz, J.; Graf, F.
2023. Energie-, Wasser-Praxis, 2023 (3), 24–29
H² im Gasnetz und die Interaktion mit Gasmotoren
Heneka, M.; Köppel, W.; Schlautmann, R.; Graf, F.; Sperlich, J.; Rau, C.; Hüttenrauch, J.; Lubenau, U.; Hoffmann, M.; Sökeland, H.; Bothe, D.; Heinz, L.; Blesinger, G.; Chavali, A.
2022. Energie-, Wasser-Praxis, 73 (6/7), 56–68
Zur Bewertung der THG-Emissionen von türkisem Wasserstoff: Entscheidend ist, was vorne reingeht!
Mörs, F.; Heneka, M.; Graf, F.; Bäuerle, M.; Benthin, J.
2022. Energie-, Wasser-Praxis, (Mai), 8–9
Grundlagenforschung für die Dreiphasen-Methanisierung als Teil der Power-to-Gas-Prozesskette
Leiblein, J.; Mörs, F.; Graf, F.; Kolb, T.
2022. Energie-, Wasser-Praxis, (4), 54–58
DVGW-Leitprojekt "Roadmap Gas 2050" - Teil 3: Potenziale und Bereitstellungsoptionen für erneuerbare Gase
Mörs, F.; Bär, K.; Leiblein, J.; Graf, F.; Lehnert, F.; Bäuerle, M.
2022. Energie-, Wasser-Praxis, (2), 36–41
Renewable Power‐to‐Gas : A Technical and Economic Evaluation of Three Demo Sites Within the STORE&GO Project
Schlautmann, R.; Böhm, H.; Zauner, A.; Mörs, F.; Tichler, R.; Graf, F.; Kolb, T.
2021. Chemie - Ingenieur - Technik, 93 (4), Article 202000187. doi:10.1002/cite.202000187
Infrastructure Challenges Caused by Industrial Transformation to Achieve Greenhouse Gas Neutrality. Ammonia Production in the Antwerp‐Rotterdam‐Rhine‐Ruhr Area
Ausfelder, F.; Beek, F. van de; Bhardwaj, R.; Graf, F.; Meinke-Hubeny, F.; Lodewijks, P.; Müller, S. A.; Rijkers, M.; Perez Sanchez, D.; Ruf, J.
2021. Chemie - Ingenieur - Technik, 93 (3), 373–389. doi:10.1002/cite.202000199
Roadmap für die kurzfristige Umsetzung des Greenings von LNG und CNG
Heneka, M.; Köppel, W.; Graf, F.; Erler, R.; Steyer, N.; Schuhmann, E.
2021. Energie-, Wasser-Praxis, (8), 50–55
Grünes Methan für Verkehr und Energieversorgung - Forschung und Industrie legen Zwischenergebnisse im Projekt MethQuest vor
Graf, F.; Verleger, S.; Köppel, W.; Gegenheimer, J.
2021. Energie-, Wasser-Praxis, (6/7), 30–35
Erste Ergebnisse des DVGW-Leitprojektes "Roadmap Gas 2050". Teil 1: Vergleich von H2-Bereitstellungsoptionen
Bär, K.; Leiblein, J.; Graf, F.; Kühn, M.; Bäuerle, M.; Müller, S.; Benthin, J.
2021. Energie-, Wasser-Praxis, (4), 64–69
Ammoniak ohne CO₂-Emissionen
Graf, F.; Ausfelder, F.; Müller, S. A.; Ruf, J.
2021. UmweltMagazin, 51 (01-02), 68–70
Reliable identification of the first transition velocity in various bubble columns based on accurate sophisticated methods
Nedeltchev, S.; Mörs, F.; Mühlbauer, A.; Hlawitschka, M. W.; Graf, F.; Kolb, T.; Bart, H.-J.
2021. Chemical engineering research and design, 165, 409–425. doi:10.1016/j.cherd.2020.11.013
Sektorenkopplung mit Gas im Rahmen des BMBF-Vorhabens SEKO – Teil 2: Gasfachliche Untersuchungen
Graf, F.; Sauerschell, S.; Prabhakaran, P.; Bajohr, S.; Slama, J.; Stapf, D.; Kolb, T.
2020. Energie-, Wasser-Praxis, (10), 43–49
Sektorenkopplung mit Gas im Rahmen des BMBF-Vorhabens SEKO. Teil 1 : Forschungsinfrastruktur EnergyLab 2.0
Graf, F.; Sauerschell, S.; Prabhakaran, P.; Bajohr, S.; Slama, J.; Stapf, D.; Kolb, T.
2020. Energie-, Wasser-Praxis, (9), 26–29
Vergleichende Bewertung von Power-to-X-Prozessen zur Bereitstellung von Kraftstoffen aus erneuerbaren Quellen
Heneka, M.; Köppel, W.; Graf, F.
2020. Energie-, Wasser-Praxis, 2020 (3), 40–46
Power-to-Gas : Grundlagen - Konzepte - Lösungen
Graf, F.; Schoof, R.; Zdrallek, M. (Eds.)
2020. Vulkan-Verlag
Reaktoren für Dreiphasen-Reaktionen: Suspensionsreaktoren
Mörs, F.; Graf, F.; Kolb, T.
2020. Handbuch Chemische Reaktoren – Chemische Reaktionstechnik: Theoretische und praktische Grundlagen, Chemische Reaktionsapparate in Theorie und Praxis. Ed.: W. Reschetilowski, 887–918, Springer Verlag. doi:10.1007/978-3-662-56434-9_33
State of the Art of Hydrogen Production via Pyrolysis of Natural Gas
Schneider, S.; Bajohr, S.; Graf, F.; Kolb, T.
2020. ChemBioEng reviews, 7 (5), 150–158. doi:10.1002/cben.202000014
Verfahrensübersicht zur Erzeugung von Wasserstoff durch Erdgas‐Pyrolyse = State of the Art of Hydrogen Production via Pyrolysis of Natural Gas
Schneider, S.; Bajohr, S.; Graf, F.; Kolb, T.
2020. Chemie - Ingenieur - Technik, 92 (8), 1023–1032. doi:10.1002/cite.202000021
Cost optimisation and life cycle analysis of SOEC based Power to Gas systems used for seasonal energy storage in decentral systems
Prabhakaran, P.; Giannopoulos, D.; Köppel, W.; Mukherjee, U.; Remesh, G.; Graf, F.; Trimis, D.; Kolb, T.; Founti, M.
2019. Journal of energy storage, 26, 100987. doi:10.1016/j.est.2019.100987
Transitioning electricity systems: The environmental benefits and economic cost of repurposing surplus electricity in non-conventional end users
Mukherjee, U.; Haghi, E.; Prabhakaran, P.; Graf, F.; Fowler, M.
2019. International journal of hydrogen energy, 44 (26), 12891–12906. doi:10.1016/j.ijhydene.2019.03.173
CNG und LNG aus biogenen Reststoffen – ein Konzept zur ressourcenschonenden Kraftstoffproduktion
Müller, C.; Anghilante, R.; Schmid, M.; Härdtlein, M.; Spörl, R.; Colomar, D.; Ortloff, F.; Eltrop, L.; Graf, F.; Bajohr, S.; Kolb, T.
2019. Chemie - Ingenieur - Technik, 92 (1-2), 144–155. doi:10.1002/cite.201900097
Reaktoren für Dreiphasen-Reaktionen: Suspensionsreaktoren
Mörs, F.; Graf, F.; Kolb, T.
2019. Handbuch Chemische Reaktoren: Grundlagen und Anwendungen der Chemischen Reaktionstechnik. Hrsg.: W. Reschetilowski, 1–32, Springer Spektrum. doi:10.1007/978-3-662-56444-8_33-1
Hydrodynamik in Blasensäulen – Messung von relativem Gasgehalt und Blasengröße = Hydrodynamics in Bubble Columns – Measurement of Gas Holdup and Bubble Size
Mörs, F.; Ortloff, F.; Graf, F.; Kolb, T.
2019. Chemie - Ingenieur - Technik, 91 (7), 1059–1065. doi:10.1002/cite.201800107
Ressourceneffiziente Methanolsynthese im Blasensäulenreaktor
Trudel, N.; Mörs, F.; Hlawitschka, M. W.; Wirz, D.; Lichti, M.; Bajohr, S.; Graf, F.; Bart, H.-J.; Kolb, T.
2018. Chemie - Ingenieur - Technik, 90 (9), 1143–1144. doi:10.1002/cite.201855025
Development of an innovative two-stage fermentation process for high-calorific biogas at elevated pressure
Bär, K.; Merkle, W.; Tuczinski, M.; Saravia, F.; Horn, H.; Ortloff, F.; Graf, F.; Lemmer, A.; Kolb, T.
2018. Biomass and bioenergy, 115, 186–194. doi:10.1016/j.biombioe.2018.04.009
Characterization of functionalized ionic liquids for a new quasi-isothermal chemical biogas upgrading process
Ortloff, F.; Roschitz, M.; Ahrens, M.; Graf, F.; Schubert, T.; Kolb, T.
2018. Separation and purification technology, 195, 413–430. doi:10.1016/j.seppur.2017.12.014
LNG im Schwerlastverkehr - eine Alternative!
Köppel, W.; Ruf, J.; Graf, F.; Burmeister, F.; Mozgovoy, A.; Albus, R.; Erler, R.; Schuhmann, E.; Henel, M.
2017. Energie-, Wasser-Praxis, (5), 48–54
Influence of operating pressure on the biological hydrogen methanation in trickle-bed reactors
Ullrich, T.; Linder, J.; Bär, K.; Mörs, F.; Graf, F.; Lemmer, A.
2017. Bioresource technology, 247, 7–13. doi:10.1016/j.biortech.2017.09.069
Gas
Graf, F.; Groschl, F.; Wetzel, U.; Brandes, F.; Dapper, M.; Walter, M.; Heikrodt, K.; Krause, H.; Albus, R.; Burmeister, F.; Wenzel, M.; Lefort, N.; Beilfuß, A.; Witschen, B.
2017. BWK, 69 (5), 78–99
Mögliche Änderung in der Geruchswahrnehmung bei der Odorierung von eingespeistem Biogas
Kröger, K.; Graf, F.; Köppel, W.; Forster, R.; Kaesler, H.; Baumann, D.; Lubenau, U.
2017. Energie-, Wasser-Praxis, (4), 50–59
Effects of high-pressure anaerobic digestion up to 30 bar on pH-value, production kinetics and specific methane yield
Lemmer, A.; Merkle, W.; Bär, K.; Graf, F.
2017. Energy, 138, 659–667. doi:10.1016/j.energy.2017.07.095
Influence of pressures up to 50 bar on two-stage anaerobic digestion
Merkle, W.; Baer, K.; Lindner, J.; Zielonka, S.; Ortloff, F.; Graf, F.; Kolb, T.; Jungbluth, T.; Lemmer, A.
2017. Bioresource technology, 232, 72–78. doi:10.1016/j.biortech.2017.02.013
High-pressure anaerobic digestion up to 100 bar: influence of initial pressure on production kinetics and specific methane yields
Merkle, W.; Baer, K.; Haag, N. L.; Zielonka, S.; Ortloff, F.; Graf, F.; Lemmer, A.
2017. Environmental technology, 38 (3), 337–344. doi:10.1080/09593330.2016.1192691
Erdgas 2015
Graf, F.; Gröschl, F.; Heikrodt, K.; Krause, H.; Wetzel, U.; Albus, R.; Burmeister, F.; Wenzel, M.; Witschen, B.; Beilfuß, A.
2016. BWK, 68 (5), 81–99
DVGW-Geruchsmeldestatistik - deutschlandweite Erfassung und statistische Auswertung
Kröger, K.; Graf, F.
2016. Energie-, Wasser-Praxis, (5), 136–141
Olfaktorische Untersuchungen zur Odorierung von Biogas
Kröger, K.; Graf, F.
2016. GWF / Gas, Erdgas, 157 (3-4), 264–271
Biogasaufbereitung mit ionischen Flüssigkeiten
Ortloff, F.; Graf, F.; Kolb, T.
2016. Chemie - Ingenieur - Technik, 88 (9), 1411. doi:10.1002/cite.201650386
Hydrodynamics of organic and ionic liquids in a slurry bubble column reactor operated at elevated temperatures
Götz, M.; Lefebvre, J.; Mörs, F.; Reimert, R.; Graf, F.; Kolb, T.
2016. The chemical engineering journal, 286, 348–360. doi:10.1016/j.cej.2015.10.044
Removal of oxygen from (bio-)methane via catalytic oxidation of CH4 - Reaction kinetics for very low O2:CH4 ratios
Ortloff, F.; Bohnau, J.; Graf, F.; Kolb, T.
2016. Applied catalysis / B, 182, 375–384. doi:10.1016/j.apcatb.2015.09.025
Renewable Power-to-Gas: A technological and economic review
Götz, M.; Lefebvre, J.; Mörs, F.; McDaniel Koch, A.; Graf, F.; Bajohr, S.; Reimert, R.; Kolb, T.
2016. Renewable energy, 85, 1371–1390. doi:10.1016/j.renene.2015.07.066
Integration of a water scrubbing technique and two-stage pressurized anaerobic digestion in one process
Lemmer, A.; Chen, Y.; Wonneberger, A.-M.; Graf, F.; Reimert, R.
2015. Energies, 8 (3), 2048–2065. doi:10.3390/en8032048
Vergleich der biologischen und katalytischen Methanisierung für den Einsatz bei PtG-Konzepten
Bär, K.; Mörs, F.; Götz, M.; Graf, F.
2015. GWF / Gas, Erdgas, 156 (7), 466–473
Teilprojekt VI: Gasaufbereitung und Methanisierung mit ionischen Flüssigkeiten
Ortloff, F.; Götz, M.; Graf, F.; Bajohr, S.; Reimert, R.; Kolb, T.
2014. Energie-, Wasser-Praxis, 66, 67–70
Speicherung elektrischer Energie aus regenerativen Quellen im Erdgasnetz - Arbeitspaket 5: Betrachtungen des Gesamtsystems im Hinblick auf Dynamik und Prozessintegration
Götz, M.; Graf, F.; Lefebvre, J.; Bajohr, S.; Reimert, R.
2014. Energie-, Wasser-Praxis, 65 (11), 51–55
Speicherung elektrischer Energie aus regenerativen Quellen im Erdgasnetz - Arbeitspaket 2a: Drei-Phasen-Methanisierung
Götz, M.; Graf, F.; Lefebvre, J.; Bajohr, S.; Reimert, R.
2014. Energie-, Wasser-Praxis, 65 (11), 41–43
Biogas : Erzeugung, Aufbereitung, Einspeisung
Graf, F.; Bajohr, S. (Eds.)
2013. DIV
Ensuring operational safety of the natural gas grid by removal of oxygen from biogas via catalytic oxidation of methane
Ortloff, F.; Graf, F.; Kolb, T.
2013. Gas for Energy, (3), 58–65
Entwicklung eines Biogasaufbereitungsprozesses mit ionischen Flüssigkeiten
Ortloff, F.; Bajohr, S.; Graf, F.; Kolb, T.
2013. GWF / Gas, Erdgas, 154 (10), 762–769
Einsatz eines Blasensäulenreaktors zur Methansynthese
Götz, M.; Bajohr, S.; Graf, F.; Reimert, R.; Kolb, T.
2013. Chemie - Ingenieur - Technik, 85 (7), 1146–1151. doi:10.1002/cite.201200212
Vermeidung und Entfernung von Sauerstoff bei der Einspeisung von Biogas in das Erdgasnetz
Köppel, W.; Ortloff, F.; Erler, R.; Graf, F.
2012. gwf - Gas / Erdgas, 153 (3), 162–171
Zweistufige Druckfermentation – Entwicklung eines neuen Verfahrens für die Erzeugung von Biogas zur Netzeinspeisung
Wonneberger, A.-M.; Graf, F.; Lemmer, A.; Reimert, R.
2012. Energiewirtschaftliche Tagesfragen, 62 (1-2), 73–75
Bewertung der Potenziale der Biogasaufbereitung mit ionischen Flüssigkeiten
Ortloff, F.; Graf, F.; Kolb, T.
2012. Energie-, Wasser-Praxis, 62 (12), 96–99
Optimierungspotenzial von Wäschen zur Biogasaufbereitung. Teil 2: Chemische Wäschen
Götz, M.; Graf, F.; Köppel. W.; Reimert, R.
2012. Chemie Ingenieur Technik, 84 (1-2), 81–87. doi:10.1002/cite.201100129
Dreiphasen-Methanisierung als innovatives Element der PtG-Prozesskette
Bajohr, S.; Götz, M.; Graf, F.; Kolb, T.
2012. GWF / Gas, Erdgas, 153 (5), 328–335
Injection of biogas, SNG and hydrogen into the gas grid. Potential and limits
Graf, F.; Götz, M.; Bajohr, S.
2011. GWF. Gas - Erdgas, (1-2), 30–40
Biogas : Erzeugung, Aufbereitung, Einspeisung
Graf, F.; Bajohr, S. (Eds.)
2011. Oldenbourg Verlag
Optimierungspotential von Wäschen zur Biogasaufbereitung. Teil 1: Physikalische Wäschen
Götz, M.; Graf, F.; Köppel, W.; Reimert, R.
2011. Chemie Ingenieur Technik, 83 (6), 858–866. doi:10.1002/cite.201000211
Speicherung von regenerativ erzeugter elektrischer Energie in der Erdgasinfrastruktur
Götz, M.; Ortloff, F.; Graf, F.
2011. GWF / Gas Erdgas, 152 (4), 200–210
Zweistufige Druckfermentation - Ein innovatives, optimiertes Verfahren für die Erzeugung von Biogas zur Netzeinspeisung
Wonneberger, A.-M.; Graf, F.; Lemmer, A.; Reimert, R.
2011. GWF / Gas Erdgas, 152 (6), 370–377
Biogas Upgrading for Injection into the Gas Grid - Quality aspects, technological and ecological considerations
Köppel, W.; Götz, M.; Graf, F.
2009. GWF / Gas, Erdgas : international, 150 (13), 26–35
Pyrolysis of Acetylene for Vacuum Carburizing of Steel: Modeling with Detailed Kinetics
Khan, R. U.; Buchholz, D.; Graf, F.; Reimert, R.
2009. International Journal of Chemical Reactor Engineering, 7 (1), Article 10. doi:10.2202/1542-6580.1781
Simulation der Pyrolyse- und der Oberflächenreaktionen von Ethin beim Niederdruckaufkohlen von Stahl. Simulation of pyrolysis- and surface-reactions of acetylene at low pressure carburizing conditions of steel
Buchholz, D.; Khan, R. U.; Graf, F.; Reimert, R.
2008. HTM - Haerterei-Technische Mitteilungen, 63 (2), 75–83. doi:10.3139/105.100453
Pyrolyse- und Aufkohlungsverhalten von C2H2 bei der Vakuumaufkohlung von Stahl. PhD dissertation
Graf, F.
2008. Universitätsverlag Karlsruhe. doi:10.5445/KSP/1000007244
Modeling of Acetylene Pyrolysis under Steel Vacuum Carburizing Conditions in a Tubular Flow Reactor
Khan, R. U.; Bajohr, S.; Graf, F.; Reimert, R.
2007. Molecules, 12 (3), 290–296. doi:10.3390/12030290
SNG from biomass - Basics and challenges in process engineering. SNG aus Biomasse - Verfahrenstechnische Grundlagen und Herausforderungen
Köppel, W.; Bajohr, S.; Graf, F.; Reimert, R.
2007. GWF, Gas - Erdgas, 148 (2), 87–94
Katalytische Abgasreinigung unter den Bedingungen der industriellen Niederdruckaufkohlung mit Acetylen. Catalytic treatment of flue gas from low pressure carburization with acetylene
Mbadinga M, G.; Graf, F.; Bajohr, S.; Reimert, R.
2007. HTM - Haerterei-Technische Mitteilungen, 62 (2), 77–84
Potential for catalyst coated structured packing for production of biomass substitute natural gas (SNG) = Potenzial von katalysatorbeschichteten strukturierten packungen für die erzeugung von biomasse-SNG
Henrich, T.; Wolf, M.; Graf, F.; Köppel, W.; Bajohr, S.; Reimert, R.
2007. Chemie Ingenieur Technik, 79 (9), 1334. doi:10.1002/cite.200750234
Modellierung des Pyrolyseverhaltens von Ethin unter den Bedingungen des Niederdruckaufkohlens von Stahl
Buchholz, D.; Khan, R. U.; Graf, F.; Bajohr, S.; Reimert, R.
2007. HTM Härtereitechnische Mitteilungen, 62 (1), 5–12. doi:10.3139/105.100402
Thermogravimetric investigations on the carburizing behaviour of various hydrocarbons = Thermogravimetrische Untersuchungen zur Aufkohlungswirkung verschiedener Kohlenwasserstoffe
Graf, F.; Bajohr, S.; Buchholz, D.; Reimert, R.
2006. Härtereitechnische Mitteilungen. HTM, 61 (2), 85–92. doi:10.3139/105.100371
Catalytic Treatment of Vacuum Carburizing Off Gas
Trujillo, C. A.; Graf, F.; Bajohr, S.; Reimert, R.
2006. Chemical Engineering and Technology, 29 (3), 390–394. doi:10.1002/ceat.200500339