(57)【要約】  反応容器内のプロセス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。センサ対応の無線周波数識別タグは、容器の触媒床内部に位置し、容器内部の様々な状態を測定するために使用される。センサ対応のＲＦＩＤタグは、質問信号を送信するための、および測定された状態を表す情報を担持するセンサ対応のＲＦＩＤタグからトランスポンダ信号を受信するためのリーダに無線でリンクされる。
2021510439.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応容器内部のプロセス条件を無線で監視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、
前記反応ゾーン内部には、触媒粒子を含む触媒床があり、前記触媒床の内部には、前記反応ゾーン内部の反応器状態を感知することと、質問信号を受信することと、前記質問信号に応答して、前記反応器状態を表す情報を含むＲＦＩＤトランスポンダ信号を送信することとが可能であるＲＦＩＤセンサがある、反応容器と、
前記ＲＦＩＤセンサに無線でリンクされ、前記質問信号を送信することと、前記質問信号に応答する前記ＲＦＩＤトランスポンダ信号を受信することとが可能であるＲＦＩＤリーダアンテナと、を備える、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ＲＦＩＤセンサが、前記反応器状態を感知し、前記反応器状態を表すセンサ入力をＲＦＩＤタグに提供するためのセンサ手段に動作可能に接続された前記ＲＦＩＤタグを含み、前記センサが、前記ＲＦＩＤタグによって、前記反応器状態を表す情報を含む前記ＲＦＩＤトランスポンダ信号を提供するように構成される、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記ＲＦＩＤリーダアンテナが、前記反応容器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５】
前記反応容器が、前記反応ゾーンに供給流を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】
前記反応器状態が、圧力、温度、化学組成、蒸気および液体組成、密度、流量、ｐＨ、振動、放射線、磁束、光強度、ならびに音の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リーダアンテナが、前記質問信号を前記ＲＦＩＤリーダアンテナに提供し、前記ＲＦＩＤリーダアンテナから前記ＲＦＩＤトランスポンダ信号を受信するためのリーダに動作可能に接続される、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記リーダとともに構成され、前記反応器状態に関する出力情報を提供するための前記ＲＦＩＤトランスポンダ信号の処理のために設けられる計算手段をさらに含む、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記ＲＦＩＤリーダアンテナが、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１０】
前記反応容器が、前記反応ゾーンに供給流を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９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記反応器状態が、圧力、温度、化学組成、蒸気および液体組成、密度、流量、ｐＨ、振動、放射線、磁束、光強度、ならびに音の強度からなる環境条件の群から選択される、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記ＲＦＩＤリーダアンテナが、前記質問信号を前記ＲＦＩＤリーダアンテナに提供し、前記ＲＦＩＤリーダアンテナから前記ＲＦＩＤトランスポンダ信号を受信するためのリーダに動作可能に接続される、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記リーダとともに構成され、前記ＲＦＩＤトランスポンダ信号の処理を提供して、前記反応器状態に関する出力情報を提供する計算手段をさらに含む、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
反応容器内のプロセス条件を監視する方法であって、
触媒粒子を含む触媒床が内部にあり、前記触媒床がＲＦＩＤリーダアンテナに無線でリンクされるＲＦＩＤセンサを含む、反応ゾーンを画定する前記反応容器を設けることと、
前記ＲＦＩＤセンサによって受信される質問信号を、前記ＲＦＩＤリーダアンテナによって送信することと、
前記質問信号に応答して、前記反応ゾーン内部の反応器状態を表す情報を含み、前記ＲＦＩＤリーダアンテナによって受信されるＲＦＩＤトランスポンダ信号を、前記ＲＦＩＤセンサによって送信することと、を含む方法。
【請求項１５】
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１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記ＲＦＩＤセンサが、前記反応器状態を感知し、前記反応器状態を表すセンサ入力をＲＦＩＤタグに提供するセンサに動作可能に接続された前記ＲＦＩＤタグを含み、前記反応器状態を表す情報を含む前記ＲＦＩＤトランスポンダ信号を提供する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記ＲＦＩＤリーダアンテナが、前記反応容器の外部に位置付けられる、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記反応容器が、前記反応ゾーンに供給流を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１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記反応器状態が、圧力、温度、化学組成、蒸気および液体組成、密度、流量、ｐＨ、振動、放射線、磁束、光強度、ならびに音の強度からなるプロセス条件の群から選択される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記質問信号を前記ＲＦＩＤリーダアンテナに提供し、前記ＲＦＩＤリーダアンテナから前記ＲＦＩＤトランスポンダ信号を受信するリーダを設けることを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記リーダとともに構成された計算手段を設けることと、前記ＲＦＩＤトランスポンダ信号を処理することと、前記反応器状態に関する出力情報を表示するかまたは提供することと、をさらに含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記ＲＦＩＤリーダアンテナが、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１６に記載の方法。
【請求項２３】
前記反応容器が、前記反応ゾーンに供給流を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２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記反応器状態が、圧力、温度、化学組成、蒸気および液体組成、密度、流量、ｐＨ、振動、放射線、磁束、光強度、ならびに音の強度からなるプロセス条件の群から選択される、請求項２３に記載の方法
【請求項２５】
前記質問信号を前記ＲＦＩＤリーダアンテナに提供し、前記ＲＦＩＤリーダアンテナから前記ＲＦＩＤトランスポンダ信号を受信するリーダを設けることをさらに含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記リーダとともに構成されたコンピュータを設けることと、前記ＲＦＩＤトランスポンダ信号を処理することと、前記反応器状態に関する出力情報を表示するかまたは提供することと、をさらに含む、請求項２５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
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６２／６１６，１６６号の利益を主張し、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、反応器などの処理容器内の状態を無線で監視するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
触媒を包含する反応容器は、製油所や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場合、容器内のプロセス条件を測定または監視することが望ましいが、これは、この情報が反応容器内の反応条件の制御に役立つ可能性があるためである。反応容器内の状態を測定する現在の方法では、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必要とする。そのような測定手段の一例は、温度を測定するための熱電対の使用である。熱電対を使用して反応容器内の場所の温度を測定するためには、サーモウェルが必要である。サーモウェルは、容器の壁を貫通して設置され、容器内の温度が測定される場所まで延在する。
【０００４】
反応容器内の場所でプロセス条件を測定および観察し、異なる場所で収集するために情報を無線で送信する能力を有することが望ましい。出願人は、反応器内部の様々な環境条件を測定し、測定された情報を無線送信して、遠隔で収集するために、センサ対応のＲＦ識別タグの使用の可能性を提案した。この技術は、特定の環境条件を測定し、この情報を無線で送信するために使用されるセンサデバイスと何らかの方法で結合された無線周波数識別タグ装置を含むさまざまなシステムを開示する。
【０００５】
そのようなデバイスの例は、ＵＳ６，７２０，８６６に記載されている。当該特許は、無線周波数識別（ＲＦＩＤ）タグ装置内の論理回路に、ＲＦＩＤタグ装置によって送信される信号を修正させるセンサ入力を有するＲＦＩＤタグ装置を含むシステムを開示している。ＲＦＩＤタグ装置は、内部電源がないという点で受動的である。これは、代わりに、ＲＦＩＤタグ装置を作動するＲＦタグリーダ（質問器）によって生成されるＲＦ波によって供給される電力に依拠する。ＲＦＩＤタグ装置は、センサから入力信号を受信するように適合される。このセンサは、電圧、電流、抵抗、周波数、圧力、温度、加速度、振動、含水率、ガスの割合、密度、流量、光の強度、音の強度、放射線、磁束、ｐＨまたは他の値等の測定値を提供する。センサはまた、センサ入力信号に関する情報を包含する信号を生成するＲＦＩＤタグ装置へのアナログ入力信号の生成を提供する。ＲＦＩＤタグリーダまたは質問器は、このセンサ入力信号を読み取る。
【０００６】
ＵＳ８，１０６，７７８は、無線周波数識別（ＲＦＩＤ）の別の用途について述べている。この特許は、場所、温度、湿度、圧力、時間、日付、および慣性測定値（例えば、速度および加速度）等の可変条件を追跡する方法およびシステムを開示している。‘７７８特許によって開示されたＲＦＩＤシステムは、ＲＦＩＤセンサで状態を測定することができるＲＦＩＤセンサを含む。次に、センサからの可変情報は、ＲＦＩＤセンサタグのＲＦＩＤタグプロセッサのメモリに格納され、次に、ＲＦＩＤリーダに、状態を表す可変情報を含む応答信号を送信する。
【０００７】
これらの特許は、センサ対応ＲＦＩＤタグを使用して反応容器内のプロセスまたは環境条件を測定したり、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条件に関連する情報を無線で転送したりすることについては何ら開示または示唆していない。実際、当業者は、ＲＦ信号の大きな歪み、または減衰、またはその両方なしに、大量の触媒粒子または炭化水素を含む容器を介してＲＦ信号を送信できることを予期していなかった。これは、これまでは、かなりの触媒金属濃縮物を含む触媒粒子が、ＲＦＩＤタグおよびＲＦ質問器によって送信されるＲＦ波が、触媒粒子を通過するときに、歪みまたは深刻な減衰を引き起こすと考えられていたためである。
【０００８】
しかしながら、出願人は、反応器内部の場所での環境またはプロセス条件の局所的感知、および反応器内部で測定された条件を表す情報を包含するＲＦ波の受信機への反応器を介した無線送信を提供するシステムおよび方法を発明した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第６，７２０，８６６号明細書
【特許文献２】米国特許第８，１０６，７７８号明細書
【発明の概要】
【００１０】
したがって、反応容器内のプロセス条件を無線で監視するためのシステムが提供される。本システムは、反応ゾーンを定義する反応容器を備える。反応ゾーン内部には、触媒粒子を含む触媒床があり、触媒床の内部には、反応ゾーン内部の反応器状態を感知することと、質問信号を受信することと、質問信号に応答して、反応器の状態を表す情報を含むＲＦＩＤトランスポンダ信号を送信することとが可能であるＲＦＩＤセンサがある。本システムは、ＲＦＩＤセンサに無線でリンクされ、質問信号を送信し、質問信号に応答するＲＦＩＤトランスポンダ信号を受信することができるＲＦＩＤリーダアンテナを含む。
【００１１】
さらに、触媒粒子を含む触媒床がある反応ゾーンを画定する反応容器内のプロセス条件を監視する方法が提供される。触媒床内部には、ＲＦＩＤセンサがあり、ＲＦＩＤリーダアンテナに無線でリンクされている。ＲＦＩＤリーダアンテナは、ＲＦＩＤセンサによって受信された質問信号を送信する。質問信号に応答して、ＲＦＩＤセンサは、反応ゾーン内の反応器の状態を表す情報を含み、かつＲＦＩＤリーダアンテナによって受信されるＲＦＩＤトランスポンダ信号を送信する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】反応容器内のプロセス条件を無線で監視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】環境内部のセンサ対応ＲＦＩＤタグと、センサ対応ＲＦＩＤタグに無線でリンクされ、ＲＦ信号に包含された情報を処理するためのコンピュータに接続されたＲＦＩＤリーダ／質問器とを含むＲＦＩＤシステムの図である。
【図３】触媒床および液体炭化水素を通過するＲＦ信号の空気に対する減衰を試験するために使用される実験装置の代表的な概略図である。
【図４】ＲＦ信号が４フィートの空気、１フィートの触媒およびディーゼル油、ならびに７フィートの触媒およびディーゼル油を通過する場合の５００ＭＨｚ〜２．５ＧＨｚの範囲のＲＦ周波数の関数としてのＲＦ信号の強度を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施形態は、反応容器内の特定の条件を無線で監視するためのシステムおよび方法の両方を含む。これらの条件には、反応容器内のさまざまな場所での圧力や温度などのプロセス条件や環境条件を含むことができ、当該条件は、蒸気および液体の割合、流量、ならびに反応容器内部に包含されるかまたはそれを通過する流体の化学組成等のパラメータを含み得る。
【００１４】
本特許出願と同時に提出されるのは、３件の関連仮特許出願、表題“ＳＰ２１１８−Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  ａｎｄ  Ｐｒｏｆｉｌｉｎｇ  ｏｆ  Ｒｅａｃｔｏｒ  Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ  Ｕｓｉｎｇ  Ｐｌｕｒａｌｉｔｙ  ｏｆ  Ｓｅｎｓｏｒ−Ｅｎａｂｌｅｄ  ＲＦＩＤ  Ｔａｇｓ  Ｈａｖｉｎｇ  Ｋｎｏｗｎ  Ｌｏｃａｔｉｏｎｓ”、“ＳＰ２１１９−Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  ａｎｄ  Ｐｒｏｆｉｌｉｎｇ  ｏｆ  Ｒｅａｃｔｏｒ  Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ  Ｕｓｉｎｇ  Ａｒｒａｙｓ  ｏｆ  Ｓｅｎｓｏｒ−Ｅｎａｂｌｅｄ  ＲＦＩＤ  Ｔａｇｓ  Ｐｌａｃｅｄ  Ａｔ  Ｋｎｏｗｎ  Ｒｅａｃｔｏｒ  Ｈｅｉｇｈｔｓ”、および“ＳＰ２１０２−Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  ａｎｄ  Ｐｒｏｆｉｌｉｎｇ  ｏｆ  Ｒｅａｃｔｏｒ  Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ  Ｕｓｉｎｇ  Ｐｌｕｒａｌｉｔｙ  ｏｆ  Ｓｅｎｓｏｒ−Ｅｎａｂｌｅｄ  ＲＦＩＤ  Ｔａｇｓ  ａｎｄ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒｓ”であり、出願番号はそれぞれ６２／６１６，１４８、６２／６１６，１８５および６２／６１６，１５５である。
【００１５】
本発明は、反応容器の反応ゾーン内に存在する１つ以上のプロセス条件を測定または感知するための無線周波数識別（ＲＦＩＤ）センサの使用と、それに続いて、測定された情報を表す情報を含むＲＦＩＤトランスポンダ信号によるＲＦＩＤリーダアンテナへの測定情報の送信を必要とする。
【００１６】
本明細書では、ＲＦＩＤセンサという用語は、受動ＲＦＩＤタグで構成された、または統合された、または作動可能に接続されたセンサを含むデバイスを意味する。センサは、反応容器内のプロセス条件またはパラメータを感知する手段と、特に測定されたプロセス条件を表す情報を含む信号入力をＲＦＩＤタグに提供する手段とを提供する。当技術分野で教示されている受動ＲＦＩＤタグは、ＲＦＩＤリーダアンテナから質問信号を受信し、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。
【００１７】
ＲＦＩＤリーダの質問信号の受信に応答して、ＲＦＩＤセンサは、測定されたプロセス条件を表す、センサから受信された情報を含むＲＦＩＤトランスポンダ信号をＲＦＩＤリーダアンテナに返信する。コンピュータは、受信したＲＦＩＤトランスポンダ信号に包含された情報を処理し、測定または感知されたプロセス条件に関する出力情報を提供する。
【００１８】
本発明の１つの特定の特徴は、センサデバイスを使用して反応容器内のプロセスおよび環境条件の測定を可能にし、測定された情報を包含するＲＦ信号を、反応容器を介して、ＲＦ信号に含まれる情報を処理するリーダに接続されたＲＦＩＤリーダアンテナに無線送信することを可能にすることである。本発明は、送信されたＲＦ信号が、触媒粒子の床、または炭化水素で充填された容器、または両方の組み合わせを通過したとしても、これに備える。質問ＲＦ信号およびトランスポンダＲＦ信号は、反応容器内のプロセス条件の無線監視を妨げる歪みや減衰がほとんどない状態で、反応容器内に含まれる触媒床と炭化水素を通過する。
【００１９】
反応容器内の条件を測定するために、ＲＦＩＤセンサは、反応容器によって定義された反応ゾーン内の場所に配置される。反応ゾーンは、空隙であってもよく、または水、炭化水素、および他の化学物質を含む任意のタイプの流体から選択される気体もしくは液体を包含し得る容積である。炭化水素の例には、ナフサ、灯油、ディーゼル、軽油、および残油などの重油が含まれる。典型的には、反応ゾーンは触媒粒子の床を含み、それはさらに、触媒粒子と共に、前述の流体のいずれか、好ましくは炭化水素流体を含むことができる。
【００２０】
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、ディローブ、トリローブ、クアドラローブ等）、球、ボール、不規則な凝集体、ピル、および粉末等を含む、業界で一般的に使用されるサイズおよび形状であり得る。触媒の粒子サイズは０．１ｍｍ〜２００ｍｍの範囲とすることができるが、より一般的には、触媒粒子のサイズは０．５ｍｍ〜１００ｍｍ、または１ｍｍ〜２０ｍｍの範囲であり、任意の組成を有し得る。
【００２１】
一般的な触媒組成物は、シリカ、アルミナ、シリカ−アルミナ、およびチタニアなど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むことができる。触媒粒子の金属成分の濃度は、その実際の状態に関係なく、金属に基づいて、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係なく、金属に基づいて、０．１〜３０重量％の範囲である。
【００２２】
本発明以前は、科学者および技術者は、触媒粒子上の金属濃度の存在に起因して、および触媒床の厚さに起因して、ＲＦ信号が大幅な減衰または歪みなしに触媒粒子の床を通過できないと考えていた。この減衰が、ＲＦ波の送受信機との間でのやり取りを妨害するため、読み取り不可能になる。しかしながら、本発明の特徴は、触媒粒子がＲＦＩＤセンサを取り囲むように、反応ゾーンの触媒床内にＲＦＩＤセンサを配置することを提供する。触媒粒子は、上記のように、無機酸化物成分もしくは金属成分、または両方の成分を含む。
【００２３】
本発明の反応容器は、当業者に周知である任意の適切な材料で作製された任意の適切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、触媒を包含し、その中に反応物または供給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、その中に触媒床がある反応ゾーンを画定する。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、上記の炭化水素等の供給流を反応ゾーンに導入するための手段とが具備される。反応容器はまた、反応ゾーンからの流体連通を提供する出口、および反応生成物などの流出流を反応ゾーンから除去するための手段を備えている。
【００２４】
センサ対応ＲＦＩＤタグは、本明細書でＲＦＩＤセンサとも称され、局所プロセス条件を測定するために、反応ゾーンの所望の場所に配置される。この所望の場所は、特定のプロセス条件が測定される場所であり、そこから、測定された反応器状態を表す情報を含むかまたは運ぶＲＦＩＤトランスポンダ信号がＲＦＩＤリーダアンテナに無線で送信される。
【００２５】
本発明の実施形態において、ＲＦＩＤセンサは、ＲＦＩＤセンサが触媒粒子によって包囲されるように、反応ゾーンの触媒床内に配置される。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である反応器の場合、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、ＲＦＩＤセンサは、２０メートルまでの厚さを有する触媒粒子の層またはエンベロープで包囲することができ、質問信号およびトランスポンダ信号は、約０．５〜約２０メートルの触媒粒子の床厚さを通過することが必要とされる。
【００２６】
センサ対応ＲＦＩＤタグは受動的であるため、ＲＦＩＤトランスポンダ信号は、ＲＦＩＤリーダアンテナによって送信される質問信号の受信に応答して送信される。上記のように、センサはＲＦＩＤタグと統合されており、反応ゾーン内の１つ以上の状態を感知できる。ＲＦＩＤセンサのセンサ構成要素は、温度センサ、圧力センサ、化学センサ、湿度センサおよびそれらの任意の組み合わせの中から選択され得る。センサは、ＲＦＩＤタグと統合されて、反応器の状態を感知し、質問信号を受信し、質問信号に応答して、測定された反応器の状態を表す情報を含むＲＦＩＤトランスポンダ信号を送信する手段を提供する。特許公開物、ＵＳ２０１３／００５７３９０、ＵＳ９，５６３，８３３、ＵＳ９，４１２，０６１、ＵＳ９，０３５，７６６、およびＷＯ０３／０９８１７５は、センサ対応ＲＦＩＤタグの例を示す。これらの特許公開物は、参照により本明細書に組み込まれる。
【００２７】
ＲＦＩＤリーダアンテナは、ＲＦＩＤセンサから離れた任意の場所に配置されるが、ただし、ＲＦＩＤセンサへの質問信号の送信と、ＲＦＩＤセンサからの応答トランスポンダ信号の受信とによって、ＲＦＩＤセンサと通信することが可能であることにより、ＲＦＩＤセンサと無線でリンクされていることが条件である。
【００２８】
ＲＦＩＤリーダアンテナを反応ゾーン内部に位置付けることが好ましいが、これは、質問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ためである。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ことである。ＲＦＩＤリーダアンテナは、ＲＦＩＤリーダアンテナに質問信号を提供し、ＲＦＩＤトランスポンダ信号の受信を提供するリーダと接続される。コンピュータは、リーダを介して提供されたＲＦＩＤトランスポンダ信号情報を処理し、反応ゾーン内の条件に関する情報に関連する出力を表示するか、または他の方法で出力を提供する。
【００２９】
ここで、図１を参照すると、これは、反応容器１２内のプロセス条件を無線で監視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。反応容器１２は、触媒粒子１８を含む触媒床１６を包含する反応ゾーン１４を画定する。反応容器１２は、導管２４に動作可能に接続される入口ノズル２２を備える。入口ノズル２２は、導管２４を介して流体連通するための手段、および供給物を反応ゾーン１４に導入するための手段を提供する。反応容器１２はまた、導管２８に動作可能に接続される出口ノズル２６を備えている。出口ノズル２６は、導管２８を介して流体連通するための手段、および反応ゾーン１４から流出物を除去するための手段を提供する。
【００３０】
図１は、反応ゾーン１４内に位置付けられたＲＦＩＤリーダアンテナ３０を含む本発明のシステム１０の一実施形態を示す。この図は、触媒床１６の表面３２の上に配置されたときのＲＦＩＤリーダアンテナ３０を示すが、ＲＦＩＤリーダアンテナ３０は、触媒床１６の触媒粒子の境界内部に含まれ、かつ触媒床１６の触媒粒子によって包囲される反応ゾーン１４内ならどこでも配置され得ることがわかる。しかしながら、質問信号３８の送信およびトランスポンダ信号４０の受信によってＲＦＩＤセンサ３６に無線でリンクされ、かつ無線で通信できるようにＲＦＩＤリーダアンテナ３０を位置付けることが重要である。
【００３１】
本発明のシステム１０の代替の実施形態として、ＲＦＩＤリーダアンテナ３０は、反応ゾーン１４および反応容器１２の外部の場所に位置付けられる。内部に配置されたＲＦＩＤリーダアンテナと同様に、ＲＦＩＤセンサ３６に無線でリンクされ、かつ無線で通信することができるようにＲＦＩＤリーダアンテナ３０を位置付けることが重要であるが、これを可能にする反応容器１２の外部の任意の場所に配置されてもよい。
【００３２】
ＲＦＩＤセンサ３６を反応ゾーン１４内の所望の場所に配置することにより、ＲＦＩＤセンサ３６を取り囲むエンベロープの近くまたはその内部のプロセス条件の測定が提供される。図１は、触媒床１６内に配置され、それによって、触媒粒子１８の体積または層がそれを取り囲むＲＦＩＤセンサ３６を示す。これにより、結果として、ＲＦＩＤリーダアンテナ３０と通信するために、質問信号３８およびトランスポンダ信号４０は、触媒床１６内部のＲＦＩＤセンサ３６の位置に応じて、充填触媒粒子の厚さを２０メートル以上まで通過する必要が生じる。
【００３３】
ＲＦＩＤリーダアンテナ３０は、ケーブル４２によってリーダ４４に動作可能に接続される。リーダ４４は、ＲＦＩＤリーダアンテナ３０に質問信号３８を提供する手段と、ＲＦＩＤリーダアンテナ３０からトランスポンダ信号４０を受信する手段とを提供する。コンピュータ４６およびリーダ４４は、ケーブル４８によってともに構成され、ケーブルは、リーダ４４とコンピュータ４６との間の通信手段を提供する。コンピュータ４６は、ＲＦＩＤリーダアンテナ３０からのトランスポンダ信号４０を処理するための手段、および表示またはメモリ内への格納のために測定された反応器条件に関する出力情報５０を提供するための手段を提供する。
【００３４】
図２は、ＲＦＩＤシステム１０の他の特定の要素との関係におけるＲＦＩＤセンサ３６の拡大詳細図を示す。ＲＦＩＤセンサ３６は、接続部６０によってセンサ５８から受信した入力情報の記憶および処理を提供する集積回路５６を含む受動ＲＦＩＤタグ５４を含む。
【００３５】
集積回路５６は、ＲＦＩＤタグアンテナ６２に動作可能に接続され、ＲＦＩＤトランスポンダ信号４０を送信する手段を提供し、ＲＦＩＤトランスポンダ信号４０は、ＲＦＩＤセンサ３６の周囲もしくはエンベロープ６４内、またはその付近もしくは近くの反応器状態を表す情報を運ぶ。ＲＦＩＤタグアンテナ６２はまた、ＲＦＩＤリーダアンテナ３０によって送信される質問信号３８を受信することが可能である。ＲＦＩＤリーダアンテナ３０は、ケーブル４２によってリーダ４４に動作可能に接続される。
【００３６】
ＲＦＩＤタグ５４は、センサ５８とともに構成されるかまたは一体化され、それによって、センサ５８は接続部６０を介してＲＦＩＤタグ５４の集積回路５６にセンサ入力信号を提供することが可能である。センサ５８は、要素６６か、または測定されたプロセスまたは環境条件を表すアナログまたはデジタル入力をプロセッサ６８を介して集積回路５６に提供することが可能である任意の他の適切な感知手段を使用することによって、その周囲６４内のプロセスまたは環境条件を感知または検出することが可能である。集積回路５６は、接続部６０を介して提供されるセンサ入力信号に応答するＲＦＩＤトランスポンダ信号４０の変調を提供し、それにより、周囲６４内の測定された環境条件を表す情報を含むか、または運ぶ。周囲６４内には、触媒粒子１８が含まれる。
【００３７】
以下の実施例は、本発明の特定の特徴を例示するが、本発明を限定することは全く意図していない。
【実施例】
【００３８】
この実施例で説明する実験の目的は、送信されたＲＦ信号が、金属含有触媒粒子の触媒床を通過し、最小限の減衰または歪みで受信される能力を決定することであった。
【００３９】
実験では２つの試験容器を使用した。１つの容器は、直径１２インチ×高さ１０フィートのＰＶＣパイプによって組み立てられ、第２の容器は、直径１２インチを×高さ１０フィートのスケジュール４０（壁厚０．４０６インチ）炭素鋼パイプで組み立てられた。ＲＦ受信機プレート（アンテナ）が容器の底部に配置された。ＲＦ送信機プレート（アンテナ）は、ＲＦ送信機アンテナを容器内の所定の位置まで上げ下げするために設けられたリフトガイドを備えた容器内に配置された。これにより、送信機アンテナと受信機アンテナとの間に、所定の深さの触媒床を配置することが可能となった。容器は、触媒床を形成するために、ニッケルおよびモリブデン触媒金属成分を含有する市販の水素化処理１／８インチ押出物触媒粒子で充填された。
【００４０】
空の容器を使用して一連の試験を実施し、ＲＦ信号の空中の通過に対する基準データを取得し、次にＲＦ信号の乾燥触媒床および液体ディーゼル炭化水素で充填された触媒床の通過に対する不透過率データを取得した。測定は、触媒床の高さを、触媒床の１フィートから、最大で８フィートの深さまで増分して行われた。指向性高利得アンテナと広帯域低利得アンテナを使用して、５００ＭＨｚ〜５ＧＨｚの周波数範囲でＲＦ信号を送信した。
【００４１】
図３は、実験を実施するために使用された機器設定を表す図を示す。試験システム３１０が示されている。試験システム３１０には、容器３１４およびその容積３１６を画定するパイプ３１２を含め、その中には、床高さ３２０を有する触媒床３１８を包含させた。触媒床３１８には、内部にニッケルおよびモリブデン触媒金属成分の濃縮物が組み込まれたアルミナ押出物を含む触媒粒子の床を含めた。床高さ３２０は、試験全体を通して変動させた。
【００４２】
ＲＦ受信機プレートまたはアンテナ３２４は、容器３１４の底部および触媒床３１８の下に配置された。アンテナ３２４は、触媒床３１８の上方または上面３２８付近に配置されたＲＦ送信機プレートまたはアンテナ３２６によって送信されたＲＦ信号を受信した。ＲＦ送信機アンテナ３２６は、送信ケーブル３３０に動作可能に接続され、５００ＭＨｚ〜５ＧＨｚの範囲の様々な周波数のＲＦ信号を送信するために設けられた。これらのＲＦ信号は、触媒床３１８を通過し、ＲＦ受信機アンテナ３２４によって収集または受信される。ＲＦ受信機アンテナは、受信機ケーブル３３２に動作可能に接続され、ＲＦ送信機アンテナ３２６によって送信され、触媒床３１８を通過したＲＦ信号を受信するために設けられた。
【００４３】
図４は、空中４フィートでのＲＦ信号損失と、液体ディーゼル炭化水素で充填された１フィートの触媒床を通過した後、および液体ディーゼル炭化水素で充填された７フィートの触媒床を通過した後のＲＦ信号強度とを比較したグラフを示す。
【００４４】
図４に示された結果は、予期せぬことに、ＲＦ信号が、空中の信号損失に比べて大幅な減衰や強度の低下なしに、触媒床を介して送信され、受信アンテナで受信できることを示す。図４のグラフに示されたデータは、受信されたＲＦ信号強度が、屋外を経由して送信されるＲＦ信号にきわめて類似することを実証している。このことは予期しないことであるが、それは、これまでＲＦ信号は、触媒床、触媒粒子の金属成分、および容器内の液体炭化水素によって、悪影響を受けるかまたは歪められ、弱められると考えられていたためである。これにより、結果として、ＲＦ信号が触媒床を通過してＲＦ受信機アンテナで受信することが妨害されるかまたは大幅に抑制されてきた。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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