(57)【要約】  反応容器内の処理条件を無線で監視するためのシステムおよび方法が開示される。センサ対応無線周波数識別（ＲＦＩＤ）タグのアレイは、容器の触媒床内の既知の高さに配置され、容器内の種々の条件を測定（１０）するために使用される。センサ対応ＲＦＩＤタグは、個別の識別コードで符号化され、複数のトランシーバに無線でリンクされる。複数のトランシーバの使用によって、三角測量法を適用して三次元空間におけるセンサ対応ＲＦＩＤタグの各々の位置を識別することと、各センサ対応ＲＦＩＤタグに問い合わせて、反応器内で感知された条件を表す情報を搬送する応答トランスポンダ信号（１５）を受信することが可能になる。
2021510347.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応容器内の処理条件を測定およびプロファイリングするためのシステムであって、
反応ゾーンを画定する前記反応容器であって、前記反応ゾーン内には、触媒粒子を含む触媒床があり、前記触媒床は高さを有するものとして特徴付けられる、反応容器と、
センサ対応ＲＦＩＤタグのアレイであって、前記アレイの各センサ対応ＲＦＩＤタグが、前記触媒床内の既知の高さに配置される、センサ対応ＲＦＩＤタグのアレイと、
前記アレイの前記センサ対応ＲＦＩＤタグの各々に無線でリンクされ、第１の問い合わせ信号を送信し、前記第１の問い合わせ信号に応答して送信される第１のＲＦＩＤトランスポンダ信号を受信することができる、第１のＲＦＩＤリーダ（トランシーバ）アンテナと、
前記アレイの前記センサ対応ＲＦＩＤタグの各々に無線でリンクされ、第２の問い合わせ信号を送信し、前記第２の問い合わせ信号に応答して送信される第２のＲＦＩＤトランスポンダ信号を受信することができる、第２のＲＦＩＤリーダ（トランシーバ）アンテナと、を備え、
前記アレイの各センサ対応ＲＦＩＤタグが、一意の非可変識別コードで符号化され、
各センサ対応ＲＦＩＤタグが、前記反応ゾーン内の反応条件を感知し、前記第１の問い合わせ信号、前記第２の問い合わせ信号を受信し、前記第１の問い合わせ信号に応答して、前記第１のＲＦＩＤトランスポンダ信号を送信し、前記第２の問い合わせ信号に応答して、前記第２のＲＦＩＤトランスポンダ信号を送信することができ、
それにより、前記反応ゾーン内の特定の位置および前記既知の高さでの条件が決定およびプロファイルされ得る、システム。
【請求項２】
前記触媒粒子が、無機酸化物成分および金属成分を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記アレイの前記センサ対応ＲＦＩＤタグの各々が、環境または処理条件を感知するため、および前記環境または処理条件を表す前記ＲＦＩＤタグへの信号入力を提供するためのセンサ手段に動作可能に接続されたＲＦＩＤタグを備える、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記ＲＦＩＤトランシーバアンテナのうちの１つ以上が、前記反応容器の前記反応ゾーン内に位置付けられる、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記反応容器が、供給物流を前記反応ゾーンに導入するための流体連通を提供する入口手段と、前記反応ゾーンから流出物流を除去するための流体連通を提供する出口手段とを含む、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記反応器条件が、圧力、温度、化学組成、蒸気および液体の組成、密度、流量、ｐＨ、振動、放射、磁束、光強度、ならびに音強度からなる環境条件の群から選択される、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記ＲＦＩＤトランシーバアンテナの各々が、前記問い合わせ信号を前記ＲＦＩＤトランシーバアンテナに提供するため、および前記アレイの前記センサ対応ＲＦＩＤタグの各々により送信された前記ＲＦＩＤトランスポンダ信号を受信するための手段を提供する信号処理システムに動作可能に接続される、請求項６に記載のシステム。前記ＲＦＩＤトランシーバアンテナのうちの１つ以上が、前記反応容器の前記反応ゾーンの外部に位置付けられる、請求項３に記載のシステム。
【請求項８】
前記反応容器が、供給物流を前記反応ゾーンに導入するための流体連通を提供する入口手段と、前記反応ゾーンから流出物流を除去するための流体連通を提供する出口手段とを含む、請求項８に記載のシステム。
【請求項９】
前記反応器条件が、圧力、温度、化学組成、蒸気および液体の組成、密度、流量、ｐＨ、振動、放射、磁束、光強度、ならびに音強度からなる環境条件の群から選択される、請求項９に記載のシステム。
【請求項１０】
前記ＲＦＩＤトランシーバアンテナの各々が、前記問い合わせ信号を前記ＲＦＩＤトランシーバアンテナに提供するため、および前記アレイの前記センサ対応ＲＦＩＤタグの各々により送信された前記ＲＦＩＤトランスポンダ信号を受信するための手段を提供する信号処理システムに動作可能に接続される、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１１】
反応容器内の処理条件を無線で監視およびプロファイリングする方法であって、
反応ゾーンを画定する前記反応容器を提供することであって、前記反応ゾーン内には、触媒粒子を含み、かつ高さを有するものとして特徴付けられた触媒床と、前記触媒床内の既知の高さに配置されたセンサ対応ＲＦＩＤタグのアレイとがあり、
前記アレイの前記センサ対応ＲＦＩＤタグの各々が、一意の非可変識別コードで符号化され、さらに、前記センサ対応ＲＦＩＤタグに関連付けられる前記触媒床内の周囲条件を測定し、問い合わせ信号に応答して、前記一意の非可変識別コードおよびそれに関連付けられた前記周囲条件を表す情報を含む応答信号を送信するように構成されている、提供することと、
第１のＲＦＩＤリーダ（トランシーバ）アンテナによって、前記センサ対応ＲＦＩＤタグの各々によって受信される第１の問い合わせ信号を送信することであって、
前記第１の問い合わせ信号の受信に応答して、前記センサ対応ＲＦＩＤタグの各々が、その一意の非可変識別コードおよび前記センサ対応ＲＦＩＤタグに関連付けられる周囲条件を表す情報を含む、前記第１のＲＦＩＤリーダアンテナにより受信されたその第１の関連付けられたＲＦＩＤトランスポンダ信号を送信する、送信することと、
前記第１のＲＦＩＤリーダ（トランシーバ）アンテナによって、前記第１の関連付けられたＲＦＩＤトランスポンダ信号を受信することと、
第２のＲＦＩＤリーダ（トランシーバ）アンテナによって、前記センサ対応ＲＦＩＤタグの各々によって受信された第２の問い合わせ信号を送信することであって、
前記第２の問い合わせ信号の受信に応答して、前記センサ対応ＲＦＩＤタグの各々が、その一意の非可変識別コードおよび前記センサ対応ＲＦＩＤタグに関連付けられる周囲条件を表す情報を含む、前記第２のＲＦＩＤリーダアンテナにより受信されたその第２の関連付けられたＲＦＩＤトランスポンダ信号を送信する、送信することと、
前記第２のＲＦＩＤリーダ（トランシーバ）アンテナによって、前記第２の関連付けられたＲＦＩＤトランスポンダ信号を受信することと、
前記第１の関連付けられたＲＦＩＤトランスポンダ信号および前記第２の関連付けられたＲＦＩＤトランスポンダ信号を処理することと、を含み、
それにより、前記反応ゾーン全体の条件が決定およびプロファイルされ得る、方法。
【請求項１３】
前記触媒粒子が、無機酸化物成分および金属成分を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記アレイの前記センサ対応タグの各々が、環境または処理条件を感知するため、および前記環境または処理条件を表す前記ＲＦＩＤタグへの信号入力を提供するためのセンサ手段に動作可能に接続されたＲＦＩＤタグを備える、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記ＲＦＩＤトランシーバアンテナのうちの１つ以上が、前記反応容器の前記反応ゾーン内に位置付けられる、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記反応容器が、供給物流を前記反応ゾーンに導入するための流体連通を提供する入口手段と、前記反応ゾーンから流出物流を除去するための流体連通を提供する出口手段とを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記反応器条件が、圧力、温度、化学組成、蒸気および液体の組成、密度、流量、ｐＨ、振動、放射、磁束、光強度、ならびに音強度からなる環境条件の群から選択される、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記ＲＦＩＤトランシーバアンテナの各々が、前記問い合わせ信号を前記ＲＦＩＤトランシーバアンテナに提供するため、および前記アレイの前記センサ対応ＲＦＩＤタグの各々により送信された前記ＲＦＩＤトランスポンダ信号を受信するための手段を提供する信号処理システムに動作可能に接続される、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記ＲＦＩＤトランシーバアンテナのうちの１つ以上が、前記反応容器の前記反応ゾーンの外部に位置付けられる、請求項１４に記載の方法。
【請求項２０】
前記反応容器が、供給物流を前記反応ゾーンに導入するための流体連通を提供する入口手段と、前記反応ゾーンから流出物流を除去するための流体連通を提供する出口手段とを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記反応器条件が、圧力、温度、化学組成、蒸気および液体の組成、密度、流量、ｐＨ、振動、放射、磁束、光強度、ならびに音強度からなる環境条件の群から選択される、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記ＲＦＩＤトランシーバアンテナの各々が、前記問い合わせ信号を前記ＲＦＩＤトランシーバアンテナに提供するため、および前記アレイの前記センサ対応ＲＦＩＤタグの各々により送信された前記ＲＦＩＤトランスポンダ信号を受信するための手段を提供する信号処理システムに動作可能に接続される、請求項２１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１８年１月１１日に出願された係属中の米国仮特許出願第６２／６１６，１８５号の利益を主張し、その開示全体は参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、反応器等の処理容器内の条件の無線監視および三次元プロファイリングのためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
触媒を含有する反応容器は、製油所および化学プラントでは一般的である。これらの反応器を操作する際、容器内の処理条件を測定または監視することが望ましく、これは、この情報が反応容器内の反応条件を制御することに役立ち得るからである。反応容器内の条件を測定する現在の方法は、外部ディスプレイにセンサ測定情報を送信するセンサへの電気的接続または空気圧接続等の物理的接続を有することを必要とする。このような測定手段の一例として、温度を測定するための熱電対の使用が挙げられる。熱電対を使用して反応容器内の位置の温度を測定するには、サーモウェルが必要である。サーモウェルは、容器の壁を通して設置され、容器内で温度が測定される位置まで延出する。
【０００４】
反応容器内の位置で処理条件を測定および観察し、かつ遠隔位置で収集および処理するための情報を無線で送信する能力を有することが望ましい。さらに、容器により画定された反応ゾーンの容積全体の条件の三次元プロファイルを提供することができることが望ましい。センサ対応無線周波数識別（ＲＦＩＤ）タグを使用して、圧力、温度、流体組成、蒸気および液体の組成、ｐＨ、ならびに流量等の反応器容積内の条件のうちのいくつかを測定し、測定された情報を遠隔収集および処理のために無線で送信することを我々は提案した。
【０００５】
環境条件を測定するために使用されるセンサ対応ＲＦＩＤタグの例は、ＵＳ７，３９７，３７０に記載されている。本特許は、複数の無線周波数識別（「ＲＦＩＤ」）アセンブリを使用して環境を監視することを提供するシステムを提示する。このシステムは、関連付けられた一意の識別（「ＩＤ」）コードを有し、環境に関する情報を感知するためのセンサで構成された、ＲＦＩＤタグと、感知された情報を処理システムに無線で送信するためのアンテナとを含み得る。処理システムによって受信された送信情報は、関連付けられた識別コードとともに感知された環境情報を含み、環境および監視された環境の変化を監視することを提供するように処理される。
【０００６】
可変環境条件を測定および追跡するためのセンサ対応ＲＦＩＤタグの使用について説明している別の参考文献として、ＵＳ８，１０６，７７８がある。本特許は、無線周波数識別（ＲＦＩＤ）を使用して可変条件を追跡することができる方法およびシステムを開示している。ＲＦＩＤセンサタグは、位置、温度、圧力、および湿度等の可変条件を測定するために使用される。ＲＦＩＤリーダデバイスにより送信された問い合わせ信号に応答して、ＲＦＩＤセンサタグは、測定された条件を表す可変データをとともに関連付けられたタグ識別データを含む信号を送信する。応答信号には可変データおよび非可変データの両方が含まれるため、測定された条件をタグ識別データに関連付けることができる。また、ＲＦＩＤリーダデバイスは、複数のＲＦＩＤタグのうちの１つから各々、複数の応答信号を受信し得る。この場合、複数の応答信号のうちの少なくとも１つは、複数のＲＦＩＤタグのうちのそれぞれの１つにおける測定された条件を表す可変データと、複数のＲＦＩＤタグのうちのそれぞれの１つのタグ識別データとを含み得る。
【０００７】
特許公開第ＵＳ２００７／０２１５７０９号は、センサと組み合わせたＲＦＩＤ回路を含むＲＦＩＤベースのセンサを開示している。センサ要素は、センサが暴露されている周囲環境の物理的条件へのその暴露に基づいて伝導性状態を変化させるように構成されている。これらの物理的条件には、ガス、光、音、温度、圧力、水分、および／または環境の他の条件の有無が含まれ得る。ＲＦＩＤインテロゲータにより送信されたＲＦ信号に応答して、ＲＦＩＤベースのセンサは、ＲＦＩＤインテロゲータによる受信のために、識別（ＩＤ）コードと、ＲＦＩＤベースのセンサの１つ以上の物理的条件への現在または以前の暴露に関連付けられた他の情報とを送信する。また、ＲＦＩＤベースのセンサは、ＲＦＩＤインテロゲータにより供給されたＲＦエネルギーによって電力供給され得る。
【０００８】
米国特許第９，３１７，７９５号は、表面上に配設された感知要素のアレイを含むＲＦＩＤ感知システムを開示している。各感知要素は、ＲＦＩＤマイクロチップ、マイクロチップに動作可能に結合されたアンテナ、およびアンテナ上に配設された感圧材料を含む。ＲＦＩＤリーダシステムは、問い合わせ信号を各感知要素に提供し、各感知要素は、マットの感知要素の感圧材料が圧縮されたときに、結合されたアンテナを介してＲＦＩＤリーダに信号を返信する。
【０００９】
これらの特許公開は、センサ対応ＲＦＩＤタグを使用して反応容器内の処理または環境条件を測定すること、またはさらなる受信、処理、および使用のために、反応容器内の測定された条件に関する情報を無線で転送することについて何も開示または示唆していない。さらに、これらの特許公開は、反応容器内の条件の無線監視または反応容器により画定された反応ゾーン内の物理的条件のプロファイリングを提供することについて何も開示または教示していない。
【００１０】
しかしながら、我々は、センサ対応ＲＦＩＤタグを使用して、反応器内の特定の高さまたはレベルでの環境または処理条件の局所的感知または測定を提供するシステムおよび方法を発明した。特定のタグ識別情報および反応器内の測定された条件を表す情報は、センサ対応ＲＦＩＤタグによって１つ以上のトランシーバに無線で送信されるＲＦ波で搬送される。これにより、反応ゾーン内の条件のプロファイリングが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】米国特許第７，３９７，３７０号明細書
【特許文献２】米国特許第８，１０６，７７８号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００７／０２１５７０９号明細書
【特許文献４】米国特許第９，３１７，７９５号明細書
【発明の概要】
【００１２】
したがって、反応容器内の処理条件を無線で監視およびプロファイリングするためのシステムが提供される。システムの反応容器は、触媒粒子の高さを有する触媒床を含む反応ゾーンを画定し、その中には、触媒床内の既知の高さに配置されたセンサ対応ＲＦＩＤタグのアレイがある。含まれるのは、第１のＲＦＩＤトランシーバアンテナおよび第２のＲＦＩＤトランシーバアンテナを含むトランシーバである。第１のＲＦＩＤトランシーバアンテナは、アレイの各センサ対応ＲＦＩＤタグに無線でリンクされ、第１の問い合わせ信号を送信し、第１の問い合わせ信号に応答して送信される第１のＲＦＩＤトランスポンダ信号を受信することができる。第２のＲＦＩＤトランシーバアンテナは、アレイの各センサ対応ＲＦＩＤタグに無線でリンクされ、第２の問い合わせ信号を送信し、第２の問い合わせ信号に応答して送信される第２のＲＦＩＤトランスポンダ信号を受信することができる。アレイの各センサ対応ＲＦＩＤタグは、一意の非可変識別コードで符号化され、反応ゾーン内の反応器条件を感知し、トランシーバから問い合わせ信号を受信し、問い合わせ信号に応答してＲＦＩＤトランスポンダ信号を送信することができる。ＲＦＩＤトランスポンダ信号は、一意の非可変識別コードおよびセンサ対応ＲＦＩＤタグの各々に関連付けられた１つ以上の反応器条件を表す情報を含む。システムは、触媒床内の既知の高さでの反応器条件を決定することと、反応ゾーン内の処理条件のプロファイリングとを提供する。
【００１３】
また、反応容器内の処理条件を無線で監視およびプロファイリングするための方法も提供される。この反応容器は、触媒粒子の高さを有する触媒床を含む反応ゾーンを画定し、その中には、触媒床内の既知の高さに配置されたセンサ対応ＲＦＩＤタグのアレイがある。この方法は、少なくとも２つのＲＦＩＤトランシーバアンテナによって問い合わせ信号を送信することを含む。問い合わせ信号は、アレイの各センサ対応ＲＦＩＤタグによって受信される。問い合わせ信号に応答して、各センサ対応ＲＦＩＤタグは、一意の非可変識別コードとセンサ対応ＲＦＩＤタグに関連付けられている周囲条件とを表す情報を含む、その関連付けられたＲＦＩＤトランスポンダ信号を送信する。ＲＦＩＤトランシーバアンテナは、反応ゾーン内の処理条件のプロファイルを提供するために処理される、関連付けられたＲＦＩＤトランスポンダ信号を受信する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】反応容器の反応ゾーン内の条件を無線で監視および三次元プロファイリングするための本発明のシステムの実施形態を表す概略図である。
【図２】図１に示す反応容器のＡ−Ａ断面の平面図である。
【図３】反応器の反応ゾーン内の条件を無線で反応器監視およびプロファイリングするためのシステムのある特定の要素を示す図である。図３は、触媒床内の既知の高さに配置されたセンサ対応ＲＦＩＤタグの単一アレイと、アレイのセンサ対応ＲＦＩＤタグに無線でリンクされている少なくとも２つのＲＦＩＤリーダ／インテロゲータとを示す。ＲＦＩＤリーダ／インテロゲータは、センサ対応ＲＦＩＤタグにより送信された受信ＲＦ信号に含有される情報を処理するためのコンピュータシステムに接続される。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施形態は、反応容器内の条件を無線で監視するため、および反応容器によって画定された反応器ゾーン内の位置での条件のプロファイルを提供するための、システムおよび方法の両方を含む。
【００１６】
本特許出願と同時に出願されるのは、題名が「ＳＰ２１１８−Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  ａｎｄ  Ｐｒｏｆｉｌｉｎｇ  ｏｆ  Ｒｅａｃｔｏｒ  Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ  Ｕｓｉｎｇ  Ｐｌｕｒａｌｉｔｙ  ｏｆ  Ｓｅｎｓｏｒ−Ｅｎａｂｌｅｄ  ＲＦＩＤ  Ｔａｇｓ  Ｈａｖｉｎｇ  Ｋｎｏｗｎ  Ｌｏｃａｔｉｏｎｓ」、「ＳＰ２０６６−Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｒｅａｃｔｏｒ  Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｕｓｉｎｇ  Ｐａｓｓｉｖｅ  Ｓｅｎｓｏｒ  Ｅｎａｂｌｅｄ  ＲＦＩＤ  Ｔａｇ」、および「ＳＰ２１０２−Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  ａｎｄ  Ｐｒｏｆｉｌｉｎｇ  ｏｆ  Ｒｅａｃｔｏｒ  Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ  Ｕｓｉｎｇ  Ｐｌｕｒａｌｉｔｙ  ｏｆ  Ｓｅｎｓｏｒ−Ｅｎａｂｌｅｄ  ＲＦＩＤ  Ｔａｇｓ  ａｎｄ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒｓ」であり、出願番号がそれぞれ６２／６１６，１４８、６２／６１６，１６６、および６２／６１６，１５５である、３つの関連する仮特許出願である。
【００１７】
反応容器内の測定された条件は、反応容器内の種々の位置での圧力または温度等の処理条件または環境条件を含み得る。測定された条件は、蒸気および液体の割合、流量、ｐＨ、および反応容器内に含有されるかまたはそれを通過する流体の化学組成等の他のパラメータをさらに含み得る。
【００１８】
本発明は、反応器の触媒床内の既知の高さに配置されたセンサ対応ＲＦＩＤタグのアレイを使用して、反応器内の条件を遠隔測定することを提供する。センサ対応ＲＦＩＤタグは、システムのいくつかのトランシーバにより送信された問い合わせ信号に応答して、電波送信によって反応器内で感知された条件に関する測定された情報を無線で送信する。
【００１９】
処理システムは、センサ対応ＲＦＩＤタグにより送信された信号を処理するために使用される。処理システムは、アレイのセンサ対応ＲＦＩＤタグにより送信された信号に含有される情報を処理して反応容器内の条件のプロファイルを提供するための、関連付けられたプログラムコードを有するコンピュータ等の手段を含む。システムは、これをトランシーバおよび複数のセンサ対応ＲＦＩＤタグで行い、アレイの各センサ対応ＲＦＩＤタグは、反応容器の反応ゾーンおよび触媒床内の位置および高さに存在する１つ以上の環境条件を測定または感知するための手段を提供する。
【００２０】
本明細書では、アレイの各センサ対応ＲＦＩＤタグは、パッシブＲＦＩＤタグで構成された、またはパッシブＲＦＩＤタグに動作可能に接続されたセンサを含むデバイスである。センサは、反応容器内の環境もしくは処理条件またはパラメータを感知するための手段と、具体的に測定された条件またはパラメータを表す情報を含有する信号入力を接続されたＲＦＩＤタグに提供するための手段とを提供する。当技術分野で教示されているパッシブＲＦＩＤタグは、ＲＦＩＤリーダアンテナ（トランシーバ）から問い合わせ信号を受信するため、および問い合わせ信号の受信に応答してトランスポンダ信号を送信するためのトランスポンダアンテナと結合された集積回路を含む。
【００２１】
センサ対応ＲＦＩＤタグはパッシブであるため、システムのＲＦＩＤリーダアンテナにより送信された問い合わせ信号の受信に応答して、各々がＲＦＩＤトランスポンダ信号を送信する。上述のように、各センサは、ＲＦＩＤタグと統合されており、反応ゾーン内の１つ以上の条件を感知することができる。
【００２２】
センサ対応ＲＦＩＤタグのセンサ構成要素は、当業者に知られている任意の好適なセンサの群から選択される。センサにより感知または測定される環境条件またはパラメータの例として、圧力、温度、化学組成、蒸気および液体の組成、密度、流量、ｐＨ、振動、放射、磁束、光強度、ならびに音強度が挙げられる。好ましいセンサ要素には、温度センサ、圧力センサ、化学センサ、湿度センサ、ｐＨセンサ、流量センサ、液体／蒸気センサ、およびそれらの任意の組み合わせからなる群から選択されるものが含まれる。
【００２３】
統合されたセンサおよびＲＦＩＤタグの各々、つまりセンサ対応ＲＦＩＤタグは、反応器条件を感知し、問い合わせ信号を受信し、問い合わせ信号に応答して、測定された反応器条件を表す情報を含有するＲＦＩＤトランスポンダ信号を送信するための手段を提供する。特許公開第ＵＳ２０１３／００５７３９０号、同第ＵＳ９，５６３，８３３号、同第ＵＳ９，４１２，０６１号、同第ＵＳ９，０３５，７６６号、およびＷＯ０３／０９８１７５は、センサ対応ＲＦＩＤタグの例を提示している。これらの特許公開は、参照により本明細書に組み込まれる。
【００２４】
本発明の必要な特徴は、アレイのセンサ対応ＲＦＩＤタグの各々が、一意の非可変識別コードで符号化されることである。ＲＦＩＤトランシーバの各々からのトランシーバ信号の受信に応答して、各センサ対応ＲＦＩＤタグは、一意のタグ識別データを含有するトランスポンダ信号を、関連付けられたセンサにより測定または感知された可変データとともに送信することから、これは重要である。一意の非可変タグ識別コードを表す情報と、ＲＦＩＤセンサにより測定または感知された反応器環境条件を表す可変情報との送信により、送信された可変情報を特定のセンサに関連付けることが提供される。
【００２５】
センサ対応ＲＦＩＤタグの１つ以上のアレイは、反応ゾーンの触媒床内の既知の高さに配置される。センサ対応ＲＦＩＤタグのアレイは、平面配列で配置された複数のセンサ対応ＲＦＩＤタグを備える。複数のセンサ対応ＲＦＩＤタグは、既知の触媒床の高さに個別に配置されてもよく、または触媒床内の既知の高さに配置されるアレイシステムの一部として組み込まれてもよい。このようなアレイシステムの例として、触媒床内の既知の高さの平面に静置することのできる材料または建材に固定されているか、または合体されている、２つ以上等の複数のセンサ対応ＲＦＩＤタグが挙げられる。
【００２６】
本発明の好ましい実施形態では、多数のセンサ対応ＲＦＩＤタグが、触媒床内の既知の位置の平面に配置される。センサ対応ＲＦＩＤタグは、個別に、またはセンサ対応ＲＦＩＤタグのアレイシステムの一部として配置される。２つ以上のトランシーバが、アレイのセンサ対応ＲＦＩＤタグと無線で接続されるような位置で、反応ゾーンの内部または外部に配置される。トランシーバは相互からの既知の位置および距離に配置されるため、センサ対応ＲＦＩＤタグからのトランスポンダ信号と組み合わせてその問い合わせ信号を使用して、センサ対応ＲＦＩＤタグの距離および角度方向に関する情報をトランシーバから取得することができる。距離および角度方向に関する情報は、好適な三角測量法を適用して、反応ゾーンの三次元空間における各センサ対応ＲＦＩＤタグのポイント位置を決定し得るようなものであるべきである。
【００２７】
センサ対応ＲＦＩＤタグの各々に関連付けられた一意の非可変識別コードによって、上述の三角測量法の適用により決定される三次元空間におけるそのポイント位置で各センサ対応ＲＦＩＤタグの識別が可能になる。また、一意の非可変識別コードの使用によって、アレイの各センサ対応ＲＦＩＤタグを、それにより感知された反応器条件へ結び付けることまたは関連付けることが提供される。したがって、各センサ対応ＲＦＩＤタグは、問い合わせ信号を２つ以上のトランシーバの各々から受信し、問い合わせ信号に応答して、一意の非可変識別コードおよびセンサ対応ＲＦＩＤタグに関連付けられた測定された反応器条件の両方を表す情報を含むＲＦＩＤトランスポンダ信号を送信することができる。これにより、測定された環境条件を、反応器の触媒床内の既知の高さの各々のポイント位置に関連付けることが可能になる。
【００２８】
本発明の反応容器は、当業者に知られている任意の好適な材料で作製された任意の好適な容器であってもよい。多くの用途において、反応容器は一般に、触媒を含有し、かつその中に反応物または原料が導入される容積を画定する。本発明の一実施形態では、反応容器は、その中に触媒粒子を含む触媒床がある反応ゾーンを画定する。また、反応ゾーンは、積層床として知られているものを含む、触媒の複数の床も含み得る。反応ゾーンは、触媒または触媒床の任意の好適な配列によって充填され得、触媒粒子または担体粒子またはその両方で完全に充填されることを含む。
【００２９】
さらに、反応容器には、反応ゾーンへの流体連通を提供する入口と、炭化水素等の供給物流を反応ゾーンに導入するための手段とが設けられ得る。また、反応容器には、反応ゾーンからの流体連通を提供する出口と、反応生成物等の流出物流を反応ゾーンから除去するための手段とが設けられ得る。
【００３０】
水、炭化水素、および他の化学物質を含む、任意の種類の供給物流または流体が、反応容器の反応ゾーンに導入されてもよく、または反応ゾーン内に含有されてもよい。炭化水素の例として、ナフサ、灯油、ディーゼル、軽油、および残油等の重油が挙げられる。典型的には、反応ゾーンは、列挙された炭化水素のいずれかを好ましくは含む前述の流体のいずれかとともに、触媒粒子の１つ以上の床を含有する。
【００３１】
反応ゾーンの触媒粒子は、任意の形状の押出成形物（例えば、シリンダー、ディローブ、トリローブ、クアドラローブ）、球、ボール、不規則な凝集体、ピル、および粉末を含む、産業界で典型的に使用される任意のサイズと形状を有してもよい。触媒粒子のサイズは０．１ｍｍ〜２００ｍｍの範囲であり得るが、より典型的には、触媒粒子のサイズは０．５ｍｍ〜１００ｍｍ、または１ｍｍ〜２０ｍｍの範囲であり、任意の組成物を有してもよい。
【００３２】
一般的な触媒組成物は、シリカ、アルミナ、シリカ−アルミナ、およびチタニア等の無機酸化物成分を含む。触媒組成物は、クロム、モリブデン、タングステン、レニウム、鉄、コバルト、ニッケル、パラジウム、白金、金、銀、および銅を含む、遷移金属のいずれか等の触媒金属成分をさらに含み得る。触媒粒子の金属成分の濃度は、その実際の状態に関わらず、金属に基づいて、上限６０重量％までであり得、典型的には、金属濃度は、その実際の状態に関わらず、金属に基づいて、０．１〜３０重量％の範囲である。
【００３３】
センサ対応ＲＦＩＤタグの各アレイは、反応ゾーンの触媒床内の既知の高さ位置に配置されるため、センサ対応ＲＦＩＤタグの各アレイは、触媒粒子で囲まれる。典型的な反応器では、深さおよび幅の幾何学的寸法が、触媒床を画定する。深さおよび幅によって画定可能な反応器では、触媒床の典型的な深さは０．５〜２０メートルの範囲であり、触媒床の典型的な有効幅は０．５〜２０メートルの範囲である。したがって、センサ対応ＲＦＩＤタグの各々は、上限２０メートルまでの厚さの触媒粒子の層またはエンベロープによって囲まれ得、問い合わせ信号およびトランスポンダ信号が、約０．５〜約２０メートルの触媒粒子の床厚を通過することが必要になる。
【００３４】
本発明の好ましい実施形態は、少なくとも２つのＲＦＩＤトランシーバアンテナを備え、その各々がアレイの各センサ対応ＲＦＩＤタグに無線でリンクされる。トランシーバは、相互に対して既知の位置および距離に配置される。トランシーバの配置とセンサ対応ＲＦＩＤタグのアレイの高さ位置とに関する情報は、上述の三角測量法の適用で使用される。トランシーバを使用したその問い合わせにより取得されたアレイの各センサ対応ＲＦＩＤタグの配置に関する距離および角度方向の情報は、三角測量手法の適用でも使用され、アレイの各センサ対応ＲＦＩＤタグの特定の位置を決定する。
【００３５】
好ましい実施形態では、第１のＲＦＩＤトランシーバアンテナは、反応ゾーンの触媒床内のセンサ対応ＲＦＩＤタグから離れた既知の位置に配置されるが、第１のＲＦＩＤトランシーバアンテナが、アレイのセンサ対応ＲＦＩＤタグの各々に無線でリンクまたは結合されることを条件とする。第１のＲＦＩＤトランシーバアンテナは、アレイのセンサ対応ＲＦＩＤタグの各々への第１のインテロゲータ信号の送信と、アレイのセンサ対応ＲＦＩＤタグの各々からの応答する第１のＲＦＩＤトランスポンダ信号の受信とを可能にするように構成されている。
【００３６】
本発明のシステムの好ましい実施形態は、反応ゾーンの触媒床内のセンサ対応ＲＦＩＤタグから離れた既知の位置に配置される第２のＲＦＩＤトランシーバアンテナをさらに含むが、第２のＲＦＩＤトランシーバアンテナが、アレイのセンサ対応ＲＦＩＤタグの各々に無線でリンクまたは結合されることを条件とする。第２のＲＦＩＤトランシーバアンテナは、アレイのセンサ対応ＲＦＩＤタグの各々への第２のインテロゲータ信号の送信と、アレイのセンサ対応ＲＦＩＤタグの各々からの応答する第２のＲＦＩＤトランスポンダ信号の受信とを可能にするように構成されている。
【００３７】
第１のＲＦＩＤトランシーバアンテナ、第２のＲＦＩＤトランシーバアンテナ、および第３のＲＦＩＤトランシーバアンテナは、相互に倒しておよび複数のセンサ対応タグに対して既知の位置および距離に配置されるため、三角測量を適用して、反応器の反応ゾーンの三次元空間におけるセンサ対応タグの各々のポイント位置を識別することができる。
【００３８】
ＲＦＩＤトランシーバアンテナを反応ゾーン内に位置付けることが好ましく、これにより、インテロゲータ信号およびトランスポンダ信号が反応容器の壁を通過する必要がなくなるからである。しかしながら、本発明のシステムの別の実施形態は、ＲＦＩＤトランシーバアンテナを反応容器の外部に位置付けるかまたは配置する。
【００３９】
ＲＦＩＤトランシーバアンテナは、問い合わせ信号をＲＦＩＤトランシーバリーダアンテナに提供し、複数のセンサ対応ＲＦＩＤタグの各々によって送信されたＲＦＩＤトランスポンダ信号を受信することを提供する、１つ以上のリーダに動作可能に接続される。コンピュータ手段は、ＲＦＩＤトランスポンダ信号の各々によって搬送された情報を処理することと、反応ゾーン全体の条件についての三次元プロファイル情報に関する出力を表示または提供することとを提供する。
【００４０】
ここで、反応容器１２内の処理条件を無線で監視およびプロファイリングするための本発明のシステム１０の実施形態の概略図である、図１を参照する。反応容器１２は、反応ゾーン１４を画定する。反応ゾーン１４は、触媒粒子１８で充填され、それを含む触媒床１６を含有する。反応容器１２には、導管２４に動作可能に接続される入口ノズル２２が設けられる。入口ノズル２２は、導管２４を介した流体連通のための手段と、供給物を反応ゾーン１４に導入するための手段とを提供する。また、反応容器１２には、導管２８に動作可能に接続された出口ノズル２６も設けられ、導管２８を介した流体連通のための手段と、反応ゾーン１４から流出物を除去するための手段とを提供する。
【００４１】
図１は、反応ゾーン１４内に位置付けられた第１のＲＦＩＤトランシーバアンテナ３２および第２のＲＦＩＤトランシーバアンテナ３４を含む本発明のシステム１０の一実施形態を示す。ＲＦＩＤトランシーバアンテナは、相互に対して既知の位置および距離に、反応ゾーン１４の三次元空間に配置される。
【００４２】
図１は、ＲＦＩＤトランシーバアンテナの各々が反応ゾーン１４内に位置付けられることを示しているが、代替として、１つ以上のＲＦＩＤトランシーバアンテナが、反応容器１２の外部の位置に配置されてもよい。しかしながら、ＲＦＩＤトランシーバアンテナが、センサ対応ＲＦＩＤタグ４０のアレイ４２の各センサ対応ＲＦＩＤタグ４０に無線でリンクまたは結合されるように、ＲＦＩＤトランシーバアンテナを位置付けることが重要である。アレイ４２は、触媒床１６内の既知の高さまたはレベル４４に配置される。触媒床１６は、その高さ４６および幅または直径４８によって特徴付けられ得る。触媒床１６の高さ４６は、触媒床１６の底部５０と表面５２との間の長さとして測定され得る。
【００４３】
例示の目的で、センサ対応ＲＦＩＤタグ４０の単一のアレイ４２が図１に示されていることに留意されたい。しかしながら、本発明は、触媒床１６内の種々の既知の高さ４４に配置されるセンサ対応ＲＦＩＤタグ４０の複数のアレイ４２を含む実施形態を企図する。
【００４４】
第１のＲＦＩＤリーダアンテナ３２は、触媒床１６の表面５２の上に位置するように示されているが、第１のＲＦＩＤリーダアンテナ３２を、触媒床１６の触媒粒子の境界内および触媒粒子により囲まれるところを含む、反応ゾーン１４内のどこにでも配置してもよいことが理解される。これは、触媒床１６の下に位置するように示されている第２のＲＦＩＤリーダアンテナ３４にも当てはまる。これらのＲＦＩＤトランシーバアンテナも、同様に、触媒床１６の触媒粒子の境界内および触媒粒子により囲まれるところを含む、反応ゾーン１４内のどこにでも配置されてもよい。上述のように、トランシーバの各配置について、アレイ４２の各センサ対応ＲＦＩＤタグ４０に無線でリンクされるべきである。
【００４５】
断面２−２の平面図を図２に示す。各センサ対応ＲＦＩＤタグ４０の位置付けが図１および図２に示され、これは、アレイ４２が、触媒床１６の高さ４６全体の既知の高さ４４にどのように配置または配設され得るかを示す。
【００４６】
本発明のシステム１０の動作において、第１のＲＦＩＤリーダアンテナ３２は、第１の問い合わせ信号５４をアレイ４２の各センサ対応ＲＦＩＤタグ４０に送信する。これは、第１のＲＦＩＤリーダアンテナ３２からアレイ４２のセンサ対応ＲＦＩＤタグ４０のうちの１つまで延在するＲＦ波矢印記号５４によって図１に示されている。しかしながら、第１の問い合わせ信号４２が、触媒床１６内のアレイ４２の全てのセンサ対応ＲＦＩＤタグ４０に同時に送信される電波であることが認識されている。
【００４７】
アレイ４２の各センサ対応ＲＦＩＤタグ４０は、第１の問い合わせ信号５４を受信する。第１の問い合わせ信号５４の受信に応答して、各センサ対応ＲＦＩＤタグ４０は、それぞれ、特定のセンサ対応ＲＦＩＤタグ４０に符号化された一意の非可変識別コードを表す情報と、センサ対応ＲＦＩＤタグ４０により感知または測定され、かつそれに関連付けられた可変反応器条件を表す情報とを含む、その第１の関連付けられたＲＦＩＤトランスポンダ信号５６を送信する。第１の関連付けられたＲＦＩＤトランスポンダ信号５４は、第１のＲＦＩＤトランシーバアンテナ３２によって受信され、信号処理システム５８によって処理される。
【００４８】
図１は、アレイ４２の単一のセンサ対応ＲＦＩＤタグ４０から延出するＲＦ波矢印記号によって、第１の関連付けられたＲＦＩＤトランスポンダ信号５６を示している。センサ対応ＲＦＩＤタグ４０の各々が、一意の非可変識別コードと、特定のセンサ対応ＲＦＩＤタグ４０により感知または測定され、かつそれに関連付けられた可変反応器条件を表す可変センサ情報とを搬送する、それ自体の個別の第１の関連付けられたＲＦＩＤトランスポンダ信号５６を送信することが理解される。
【００４９】
第２のＲＦＩＤトランシーバアンテナ３４は、第１のＲＦＩＤトランシーバアンテナ３２と同様に、センサ対応ＲＦＩＤタグ４０のアレイ４２に対して構成されている。したがって、第２のＲＦＩＤリーダアンテナ３４は、第２の問い合わせ信号６０をアレイ４２の各センサ対応ＲＦＩＤタグ４０に送信する。これは、第２のＲＦＩＤリーダアンテナ３４からセンサ対応ＲＦＩＤタグ４０のアレイ４２のセンサ対応ＲＦＩＤタグ４０のうちの１つまで延出するＲＦ波矢印記号によって示されている。しかしながら、第２の問い合わせ信号６０が、触媒床１６全体に分散された複数の全てのセンサ対応ＲＦＩＤタグ４０に同時に送信される電波であることに留意されたい。
【００５０】
複数の各センサ対応ＲＦＩＤタグ４０は、第２の問い合わせ信号６０を受信する。第２の問い合わせ信号６０の受信に応答して、各センサ対応ＲＦＩＤタグ４０は、それぞれ、特定のセンサ対応ＲＦＩＤタグ４０に符号化された一意の非可変識別コードを表す情報と、センサ対応ＲＦＩＤタグ４０により感知または測定され、かつそれに関連付けられた可変反応器条件を表す情報とを含む、その第２の関連付けられたＲＦＩＤトランスポンダ信号６２を送信する。第２の関連付けられたＲＦＩＤトランスポンダ信号６２は、第２のＲＦＩＤトランシーバアンテナ３４によって受信され、信号処理システム５８によって処理される。
【００５１】
第１のＲＦＩＤトランシーバアンテナ３２および第２のＲＦＩＤトランシーバアンテナ３４は、ケーブル６６および６８によってそれぞれ信号処理システム５８に動作可能に接続される。信号処理システム５８は、問い合わせ信号をＲＦＩＤトランシーバアンテナに提供するための手段と、ＲＦＩＤトランシーバアンテナにより受信されたＲＦＩＤトランスポンダ信号を処理するための手段とを提供する。
【００５２】
信号処理システム５８は、ケーブル７４により１つ以上のコンピュータ７２とともに構成された１つ以上のリーダ７０を含み、ケーブル７４は、リーダ７０とコンピュータ７２との間で通信するための手段を提供する。コンピュータ７２は、第１のＲＦＩＤトランスポンダ信号５６および第２のＲＦＩＤトランスポンダ信号６２、ならびに第１のＲＦＩＤトランシーバアンテナ３２および第２のＲＦＩＤトランシーバアンテナ３４によりそれぞれ受信された第３のＲＦＩＤトランスポンダ信号５４を処理するための手段を提供する。コンピュータ７２は、反応ゾーン１４全体の測定された環境条件に関する出力情報７６と、反応ゾーン１４全体の測定された環境条件の三次元プロファイルとを、メモリまたは任意の他の好適なフォーマットで表示または記憶するために提供する。
【００５３】
図２は、図１に示す反応容器１２のＡ−Ａ断面の平面図を提示する。図２は、センサ対応ＲＦＩＤタグ４０の各アレイ４２が、反応容器１２の反応器ゾーン１４内の既知の高さ４４にどのように配置され得るかを示している。
【００５４】
図３は、触媒粒子１８の環境８０によって囲まれたセンサ対応ＲＦＩＤタグ４０の単一の代表的なアレイ４２を含む拡大詳細図を提示する。図３は、第１のＲＦＩＤトランシーバアンテナ３２、第２のＲＦＩＤトランシーバアンテナ３４、および信号処理システム５８を含む本発明のシステム１０のある特定の他の要素との関係をさらに示す。
【００５５】
各センサ対応ＲＦＩＤタグ４０は、集積回路８４を含むパッシブＲＦＩＤタグ８２を備える。集積回路８４は、特定のセンサ対応ＲＦＩＤタグ４０に関連付けられ、かつそれを表す非可変識別コードの記憶を提供する。さらに、センサ対応ＲＦＩＤタグ４０は、環境８０の少なくとも１つの条件を表すセンサ８６からの可変入力情報の受信を提供する。
【００５６】
センサ８６は、パッシブＲＦＩＤタグ８２で構成され、接続８８によりパッシブＲＦＩＤタグ８２に動作可能に接続される。センサ８６は、要素９０、または測定された環境条件を表すアナログまたはデジタル入力を集積回路８４に提供することのできる任意の他の好適な感知手段を使用することにより、環境８０の条件を感知または検出することができる。集積回路８４は、接続８８を介して提供されたセンサ入力信号に応答するＲＦＩＤトランスポンダ信号５６および６２の変調を提供し、ＲＦＩＤトランスポンダ信号５６および６２が環境８０内の測定された条件を表す情報を含むかまたは搬送するようになる。環境８０内には、触媒粒子１８が含有される。
【００５７】
集積回路８４は、ＲＦＩＤタグアンテナ９２に動作可能に接続され、ＲＦＩＤタグアンテナ９２は、個別のタグ識別コード情報に加えて、センサ対応ＲＦＩＤタグ４０を囲むまたは包む環境７０内の少なくとも１つの条件を表す、センサ８６からの可変入力情報を搬送するＲＦＩＤトランスポンダ信号５６および６２を送信するための手段を提供する。ＲＦＩＤトランスポンダ信号５６および６２は、ＲＦＩＤタグアンテナ９２が第１のＲＦＩＤトランシーバアンテナ３２および第２のＲＦＩＤトランシーバアンテナ３４からそれぞれ問い合わせ信号５４および６０を受信することに応答して送信される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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