(57)【要約】  反応器容器内の５つ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。複数のセンサー対応無線周波数識別（ＲＦＩＤ）タグが、容器の触媒床全体の既知の場所に配設され、容器内の様々な条件を測定するために使用される。センサー対応ＲＦＩＤタグは、個別の識別コードでエンコードされ、トランシーバーに無線で連結される。トランシーバー１０は、各センサー対応ＲＦＩＤタグの問い合わせを提供して、センサー対応ＲＦＩＤタグの三次元場所および反応器内の検知された条件の両方を表す情報を運ぶ応答トランスポンダ信号を受信する。これにより、反応器内の特定の測定条件の三次元プロファイリングが可能になる。
2021511570.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応器容器内のプロセス条件を無線で監視し、プロファイリングするためのシステムであって、前記システムが、
反応域を画定する前記反応器容器であって、前記反応域内に、触媒粒子を含む触媒床がある、前記反応器容器と、
前記触媒床内の既知の場所に配設される複数のセンサー対応ＲＦＩＤタグであって、
前記複数のセンサー対応ＲＦＩＤタグの各前記センサー対応ＲＦＩＤタグは、固有の非可変識別コードでエンコードされ、
前記複数のセンサー対応ＲＦＩＤタグの各前記センサー対応ＲＦＩＤタグは、前記反応域内の反応器条件を検知すること、インテロゲーション信号を受信すること、および前記インテロゲーション信号に応答して、前記固有の非可変識別コードおよび前記センサー対応ＲＦＩＤタグに関連付けられている前記反応器条件を表す情報を含むＲＦＩＤトランスポンダ信号を送信することが可能である、センサー対応ＲＦＩＤタグと、
前記複数のセンサー対応ＲＦＩＤタグの各前記センサー対応ＲＦＩＤタグに無線により連結され、前記インテロゲーション信号を送信すること、および前記インテロゲーション信号に応答して、前記複数のセンサー対応ＲＦＩＤタグの各前記センサー対応ＲＦＩＤタグによって送信される前記ＲＦＩＤトランスポンダ信号を受信することが可能であるＲＦＩＤリーダーアンテナと、を含み、
それにより、前記反応域全体の特定の場所でのプロセス条件を決定し、プロファイリングすることができる、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】
前記センサー対応タグが、環境またはプロセス条件を検知し、前記環境またはプロセス条件を表す信号入力を前記ＲＦＩＤタグに提供するためのセンサー手段に動作可能に接続されているＲＦＩＤタグを含む、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記ＲＦＩＤリーダーアンテナが、前記反応器容器の前記反応域内に位置付けられている、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記反応器容器が、供給物流を前記反応域に導入するための流体連通を提供する入口手段と、前記反応域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、光強度および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リーダーアンテナが、前記インテロゲーション信号を前記ＲＦＩＤリーダーアンテナに提供し、前記ＲＦＩＤリーダーアンテナによって受信される前記複数のセンサー対応ＲＦＩＤタグの各前記センサー対応ＲＦＩＤタグによって送信された各前記ＲＦＩＤトランスポンダ信号を受信するためのリーダーに動作可能に接続されている、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記ＲＦＩＤリーダーアンテナと共に構成され、前記複数のセンサー対応ＲＦＩＤタグの前記センサー対応ＲＦＩＤタグの各々によって送信された前記ＲＦＩＤトランスポンダ信号を処理することを提供して、前記反応器容器の前記反応域内の前記プロセス条件の三次元プロファイリングを表す出力を提供す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リーダーアンテナが、前記反応器容器の前記反応域の外に位置付けられている、請求項３に記載のシステム。
【請求項１０】
前記反応器容器が、供給物流を前記反応域に導入するための流体連通を提供する入口手段と、前記反応域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９に記載のシステム。
【請求項１１】
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、光強度および音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リーダーアンテナが、前記インテロゲーション信号を前記ＲＦＩＤリーダーアンテナに提供し、前記ＲＦＩＤリーダーアンテナによって受信される前記複数のセンサー対応ＲＦＩＤタグの各前記センサー対応ＲＦＩＤタグによって送信された各前記ＲＦＩＤトランスポンダ信号を受信するためのリーダーに動作可能に接続されている、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記ＲＦＩＤリーダーアンテナと共に構成され、前記複数のセンサー対応ＲＦＩＤタグの前記センサー対応ＲＦＩＤタグの各々によって送信される前記ＲＦＩＤトランスポンダ信号を処理することを提供して、前記反応器容器の前記反応域内の前記プロセス条件の三次元プロファイリングを表す出力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】
反応器容器内のプロセス条件を無線で監視し、プロファイリングする方法であって、前記方法が、
反応域を画定する前記反応器容器であって、前記反応域内に、触媒粒子を含む触媒床がある、前記反応器容器と、前記触媒床内の既知の場所に配設される複数のセンサー対応ＲＦＩＤタグとを提供することであって、
前記複数のセンサー対応ＲＦＩＤタグの前記センサー対応ＲＦＩＤタグの各々が、固有の非可変識別コードでエンコードされ、前記センサー対応ＲＦＩＤタグに関連付けられている前記触媒床内の周囲条件を測定するように、かつインテロゲーション信号に応答して、前記固有の非可変識別コードおよびそれに関連付けられている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さらに構成されている、提供することと、
ＲＦＩＤリーダーアンテナによって、前記センサー対応ＲＦＩＤタグの各々によって受信される前記インテロゲーション信号を送信することと、
前記インテロゲーション信号に応答して、前記複数のセンサー対応ＲＦＩＤタグの前記センサー対応ＲＦＩＤタグの各々が、前記固有の非可変識別コードおよび前記センサー対応ＲＦＩＤタグに関連付けられている前記周囲条件を表す情報を含むその関連付けられているＲＦＩＤトランスポンダ信号を送信することと、
前記ＲＦＩＤリーダーアンテナによって、前記複数の前記関連付けられているＲＦＩＤトランスポンダ信号の各々を受信することと、
前記関連付けられている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、前記反応域全体の条件を決定し、プロファイリングすることができる、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】
前記センサー対応タグが、環境またはプロセス条件を検知し、前記環境またはプロセス条件を表す信号入力を前記ＲＦＩＤタグに提供するためのセンサー手段に動作可能に接続されているＲＦＩＤタグを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記ＲＦＩＤリーダーアンテナが、前記反応器容器の前記反応域内に位置付けられている、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記反応器容器が、供給物流を前記反応域に導入するための流体連通を提供する入口手段と、前記反応域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１７に記載の方法。
【請求項１９】
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、光強度および音強度からなる環境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ＲＦＩＤリーダーアンテナが、前記インテロゲーション信号を前記ＲＦＩＤリーダーアンテナに提供し、前記ＲＦＩＤリーダーアンテナによって受信される前記複数のセンサー対応ＲＦＩＤタグの各前記センサー対応ＲＦＩＤタグによって送信された各前記ＲＦＩＤトランスポンダ信号を受信するためのリーダーに動作可能に接続されている、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記ＲＦＩＤリーダーアンテナと共に構成され、前記複数のセンサー対応ＲＦＩＤタグの前記センサー対応ＲＦＩＤタグの各々によって送信された前記ＲＦＩＤトランスポンダ信号を処理することを提供して、前記反応器容器の前記反応域内の前記プロセス条件の三次元プロファイリングを表す出力を提供する計算手段をさらに含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記ＲＦＩＤリーダーアンテナが、前記反応器容器の前記反応域の外に位置付けられている、請求項１６に記載の方法。
【請求項２３】
前記反応器容器が、供給物流を前記反応域に導入するための流体連通を提供する入口手段と、前記反応域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２２に記載の方法。
【請求項２４】
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、光強度および音強度からなる環境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ＲＦＩＤリーダーアンテナが、前記インテロゲーション信号を前記ＲＦＩＤリーダーアンテナに提供し、前記ＲＦＩＤリーダーアンテナによって受信される前記複数のセンサー対応ＲＦＩＤタグの各前記センサー対応ＲＦＩＤタグによって送信された各前記ＲＦＩＤトランスポンダ信号を受信するためのリーダーに動作可能に接続されている、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記ＲＦＩＤリーダーアンテナと共に構成され、前記複数のセンサー対応ＲＦＩＤタグの前記センサー対応ＲＦＩＤタグの各々によって送信された前記ＲＦＩＤトランスポンダ信号を処理することを提供して、前記反応器容器の前記反応域内の前記プロセス条件の三次元プロファイリングを表す出力を提供する計算手段をさらに含む、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６２／６１６，１４８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、反応器などのプロセス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】
触媒の入った反応器容器は、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場合、この容器内のプロセス条件を測定するかまたは監視することが望ましい。これは、この情報が反応器内の反応条件を制御することに役立つためである。反応器容器内の条件を測定するための現在の方法では、外部ディスプレイにセンサー測定情報を送信するセンサーへの電気的接続または空気圧接続などの物理的接続を有する必要がある。こうした測定手段の一例は、温度を測定するために熱電対を使用することである。熱電対を使用して反応器容器内のある場所で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、容器の壁を通して取り付けられ、温度が容器内で測定されるある場所まで延在している。
【０００４】
反応器容器内での場所においてプロセス条件を測定し、かつ観察し、また、遠隔場所で収集および処理するためにその情報を無線で送信する能力を有することが望ましい。容器によって画定される反応域の容積全体にわたって、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さらに望ましい。本発明者らは、圧力、温度、流体組成、蒸気および液体の組成、ｐＨ、および流量などの反応器容積内の条件のいくつかを測定し、測定された情報を、遠隔で収集および処理するために無線で送信するために、センサー対応の無線周波数識別（ＲＦＩＤ）タグを使用することを提唱している。
【０００５】
環境条件を測定するために使用されるセンサー対応ＲＦＩＤタグの例は、ＵＳ７，３９７，３７０に記載されている。本特許では、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。本システムは、関連付けられた固有の識別（「ＩＤ」）コードを有し、環境に関する情報を検知するためのセンサーと共に構成されているＲＦＩＤタグと、検知した情報を処理システムに無線送信するアンテナと、を含み得る。処理システムによって受信される送信情報としては、検知された環境情報および関連付けられた識別コードが挙げられ、こうした情報は、環境および監視される環境の変化の監視をもたらすために処理される。
【０００６】
変化する環境条件を測定し、かつ追跡するためのセンサー対応ＲＦＩＤタグの使用について説明している別の参照文献は、ＵＳ８，１０６，７７８である。この特許では、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可能な方法およびシステムを開示している。ＲＦＩＤセンサータグは、場所、温度、圧力、および湿度などの様々な条件を測定するために使用される。ＲＦＩＤリーダーデバイスによって送信されたインテロゲーション信号に応答して、ＲＦＩＤセンサータグは、測定条件を表す可変データ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ているため、測定条件をタグ識別データに関連付けることができる。ＲＦＩＤリーダーデバイスはまた、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つとしては、複数のＲＦＩＤタグのうちのそれぞれの１つにおける測定条件を表す可変データ、および複数のＲＦＩＤタグのうちのそれぞれの１つのタグ識別データを挙げることができる。
【０００７】
特許公開第ＵＳ２００７／０２１５７０９号では、センサーと組み合わせたＲＦＩＤ回路を含むＲＦＩＤベースのセンサーを開示している。センサー要素は、センサーがさらされている周囲環境の物理的条件への曝露に基づいて導電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としては、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を挙げることができる。ＲＦＩＤインテロゲーターによって送信されたＲＦ信号に応答して、ＲＦＩＤベースのセンサーは、ＲＦＩＤインテロゲーターが受信するように、識別（ＩＤ）コードおよび１つ以上の物理的条件へのＲＦＩＤベースのセンサーの現在または以前の曝露に関連付けられた他の情報を送信する。ＲＦＩＤベースのセンサーはまた、ＲＦＩＤインテロゲーターによって送達されるＲＦエネルギーによって電力が供給され得る。
【０００８】
米国特許第９，３１７，７９５号には、表面上に配設された検知要素のアレイを含むＲＦＩＤ検知システムを開示している。各検知要素としては、ＲＦＩＤマイクロチップ、マイクロチップに動作可能に連結されているアンテナ、およびアンテナ上に配設された感圧材料が挙げられる。ＲＦＩＤリーダーシステムは、各検知要素にインテロゲーション信号を提供し、マットの検知要素の感圧材料が圧縮されたときに、連結されているアンテナを介してＲＦＩＤリーダーに信号を返送する。
【０００９】
これらの刊行物では、センサー対応ＲＦＩＤタグを使用して、反応器容器内のプロセスもしくは環境の条件を測定すること、またはさらに受信、処理、使用するために反応器容器内の測定条件に関連する情報を無線で転送することについてはいずれも開示または示唆していない。実際に、当業者は、ＲＦ信号の大きな歪みもしくは減衰、またはその両方がなく、ある容積の触媒粒子または炭化水素を含む容器を介してＲＦ信号を送信することが可能であとは期待していない。これは、信号が触媒粒子の中を通るときに、かなりの濃度の触媒金属を含む触媒粒子が、ＲＦＩＤタグおよびＲＦインテロゲーターによって送信されるＲＦ波の歪みまたは深刻な減衰を引き起こすと以前は考えられていたためである。
【００１０】
これらの刊行物ではさらに、反応器容器によって画定されている反応域内での物理的条件の無線による監視および三次元プロファイリングを提供することについていずれも開示または教示していない。
【００１１】
しかし、本発明者らは、反応器内の特定の場所での環境またはプロセス条件の局所的な検知または測定を行うこと、ならびに、反応器を通して、反応器内の測定条件を表す情報を含むＲＦ波の受信機に対して無線送信を行うことを提供するシステムおよび方法を発明した。これにより、ある容積内の条件の三次元プロファイリングが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】米国特許第７３９７３７０号明細書
【特許文献２】米国特許第８１０６７７８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９３１７７９５号明細書
【発明の概要】
【００１３】
したがって、反応器容器内のプロセス条件を無線で監視し、プロファイリングするためのシステムが提供される。このシステムの反応器容器は、触媒粒子を含む触媒床と、触媒床内の既知の場所に配設された複数のセンサー対応ＲＦＩＤタグと、を含む反応域を画定する。ＲＦＩＤリーダーアンテナは、各センサー対応ＲＦＩＤタグに無線で連結または結合され、インテロゲーション信号を送信すること、およびインテロゲーション信号に応答して送信されるＲＦＩＤトランスポンダ信号を受信することが可能である。複数のセンサー対応ＲＦＩＤタグのセンサー対応ＲＦＩＤタグの各々は、固有の非可変識別コードでエンコードされ、かつ反応域内の反応器条件を検知すること、インテロゲーション信号を受信すること、およびインテロゲーション信号に応答して、固有の非可変識別コードおよびセンサー対応ＲＦＩＤタグに関連付けられている反応器条件を表す情報を含むＲＦＩＤトランスポンダ信号を送信することが可能である。このシステムでは、反応域全体の特定の場所でのプロセス条件の決定および三次元プロファイリングを提供する。
【００１４】
反応器容器内のプロセス条件を無線で監視し、プロファイリングする方法も提供される。この反応器容器は、反応域を画定し、触媒粒子を含む触媒床、および触媒床内の既知の位置に配設された複数のセンサー対応ＲＦＩＤタグを含む。この方法は、センサー対応ＲＦＩＤタグの各々によって受信されるインテロゲーション信号をＲＦＩＤリーダーアンテナが送信することを含む。このインテロゲーション信号に応答して、センサー対応ＲＦＩＤタグの各々は、固有の非可変識別コードおよびセンサー対応ＲＦＩＤタグに関連付けられている周囲条件を表す情報を含む、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リーダーアンテナは、関連付けられているＲＦＩＤトランスポンダ信号の各々を受信し、関連付けられているＲＦＩＤトランスポンダ信号を処理する。この方法では、反応域全体の特定の場所でのプロセス条件の決定および三次元プロファイリングを提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】反応器容器の反応域内の条件を無線で監視し、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に描写する反応器容器のＡ−Ａ断面の平面図である。
【図３】触媒床内の既知の場所に配設された複数のセンサー対応ＲＦＩＤタグと、複数のセンサー対応ＲＦＩＤタグの各センサー対応ＲＦＩＤタグに無線により連結され、複数のセンサー対応ＲＦＩＤタグのセンサー対応ＲＦＩＤタグの各々によって送信されたＲＦ信号に含まれる情報を処理するためのコンピューターに接続されているＲＦＩＤリーダー／インテロゲーターとを含む、無線反応器監視、三次元プロファイリングシステムのある要素を例解している図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施形態は、反応器容器内の条件を無線で監視し、反応器容器によって画定されている反応器域全体の条件の三次元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。
【００１７】
この特許出願と同時に提出されるのは、「ＳＰ２１１９−Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  ａｎｄ  Ｐｒｏｆｉｌｉｎｇ  Ｏｆ  Ｒｅａｃｔｏｒ  Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ  Ｕｓｉｎｇ  Ａｒｒａｙｓ  Ｏｆ  Ｓｅｎｓｏｒ−Ｅｎａｂｌｅｄ  ＲＦＩＤ  Ｔａｇｓ  Ｐｌａｃｅｄ  Ａｔ  Ｋｎｏｗｎ  Ｒｅａｃｔｏｒ  Ｈｅｉｇｈｔｓ，」、「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，」という名称で、それぞれシリアル番号６２／６１６，１８５、６２／６１６，１６６、および６２／６１６，１５５を有する３つの関連する仮特許出願である。
【００１８】
反応器容器内の測定条件としては、反応器容器内の様々な場所での圧力または温度などのプロセスまたは環境条件を挙げることができる。測定条件としては、蒸気および液体の割合（パーセンテージ）、流量、ｐＨ、および反応器容器内に含まれるかまたは反応器容器内を通過する流体の化学組成などの他のパラメーターをさらに挙げることができる。
【００１９】
本発明は、反応器容器の反応域全体の特定または既知の場所に配置されたセンサー対応ＲＦＩＤタグを使用して、反応器内の条件を遠隔により測定すること、および測定された情報を電波送信によってトランシーバーおよび処理システムに無線送信すること、を提供する。処理システムとしては、センサー対応ＲＦＩＤタグによって送信された信号に含まれる情報を処理して、反応器容器内の条件の三次元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ーなどの手段が挙げられる。これを行うためには、本発明は、反応器容器の反応域内および反応域全体にわたる場所に存在する１つ以上の環境条件を測定するかまたは検知するための手段を各々提供する複数のセンサー対応ＲＦＩＤタグの使用を必要とする。
【００２０】
本明細書では、各センサー対応ＲＦＩＤタグは、パッシブＲＦＩＤタグで構成されているか、またはパッシブＲＦＩＤタグに動作可能に接続されているセンサーを含むデバイスである。センサーは、反応器容器内の環境もしくはプロセスの条件またはパラメーターを検知するための手段と、特に測定条件またはパラメーターを表す情報を含む信号入力を、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タグとしては、ＲＦＩＤリーダーアンテナ（トランシーバ）からインテロゲーション信号を受信するため、およびインテロゲーション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に結合されている集積回路が挙げられる。
【００２１】
センサー対応ＲＦＩＤタグは、パッシブであるため、システムのＲＦＩＤリーダーアンテナによって送信されたインテロゲーション信号の受信に応答して、ＲＦＩＤトランスポンダ信号を送信する。上記のように、センサーはＲＦＩＤタグと一体化されており、反応域内の１つ以上の条件を検知することができる。ＲＦＩＤセンサーのセンサー構成要素は、当業者に既知である任意の好適なセンサーの群から選択され得る。センサーによって検知されるか、または測定される環境条件またはパラメーターの例としては、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、および音強度が挙げられる。好ましいセンサー要素としては、温度センサー、圧力センサー、化学センサー、湿度センサー、ｐＨセンサー、流量センサー、液体／蒸気センサー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挙げられる。
【００２２】
一体化されたセンサーおよびＲＦＩＤタグは、反応器の条件を検知するため、インテロゲーション信号を受信するため、およびインテロゲーション信号に応答して、測定された反応器の条件を表す情報を含む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には、センサー対応ＲＦＩＤタグの例を提示している。これらの特許刊行物は、参照により本明細書に組み込まれる。
【００２３】
本発明の必要な特徴は、センサー対応ＲＦＩＤタグの各々が、固有の非可変識別コードでエンコードされることである。トランシーバー信号の受信に応答して、各センサー対応ＲＦＩＤタグが、固有のタグ識別データを、関連付けられたセンサーによって測定されたかまたは検知された可変データと共に送信するため、これは重要である。固有の非可変タグ識別コードを表す情報、およびＲＦＩＤセンサーによって測定されたかまたは検知された反応器の環境条件を表す可変情報を両方とも送信することにより、送信された可変情報を特定のセンサーに関連付けることを提供する。センサー対応ＲＦＩＤタグは、反応域全体もしくは反応域内、または反応器の触媒床（複数可）内の既知の場所に配設されるため、非可変タグＩＤ情報および関連付けられた可変環境条件情報の両方を有することで、情報を処理して、反応器域の三次元プロファイリングを提供することが可能になる。
【００２４】
したがって、センサー対応ＲＦＩＤタグは、固有の不変識別コードでエンコードされ、反応域内のその周囲付近の反応器の条件を検知することができる。センサー対応のＲＦＩＤタグは、トランシーバーからインテロゲーション信号を受信して、インテロゲーション信号に応答して、固有の非可変識別コードおよびセンサー対応ＲＦＩＤタグに関連付けられている測定された反応器の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。
【００２５】
本発明の反応器容器は、当業者に既知であ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り得る。多くの用途において、反応器容器は、一般に、触媒を含み、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において、反応器容器は、反応域を画定し、反応域内には、触媒粒子を含む触媒床がある。また、反応域としては、積層床（ｓｔａｃｋｅｄ  ｂｅｄ）として既知であるものなど、触媒の複数の床を挙げることができる。反応域は、触媒粒子もしくは支持体粒子、またはその両方で完全に充填されるなど、触媒または触媒床の任意の好適な配置によって充填され得る。
【００２６】
反応器容器はさらに、反応域への流体連通をもたらす入口と、炭化水素などの供給物流を反応域に導入するための手段と、を備えてもよい。反応器容器はまた、反応域からの流体連通をもたらす出口と、反応生成物などの流出物流を反応域から除去するための手段と、を備えてもよい。
【００２７】
水、炭化水素および他の化学物質など、任意の種類の供給物流または流体を、反応器容器の反応域に導入するか、または反応器容器の反応域に含めてもよい。炭化水素の例としては、ナフサ、ケロシン、ディーゼル、軽油、および残油などの重油が挙げられる。典型的には、反応域は、好ましくは列挙された炭化水素のいずれかなど、前述の流体のいずれかと共に、触媒粒子の１つ以上の床を含む。
【００２８】
反応域内の触媒粒子は、任意の形状の押出成形物（例えば、円筒、二葉、三葉、および四葉など）、球、ボール、不規則な凝集体、丸薬、粉末など、産業界で典型的に使用される任意のサイズおよび形状であってもよい。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の範囲であり得、また任意の組成を有し得る。
【００２９】
一般的な触媒組成物としては、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が挙げられる。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、および銅などの遷移金属のいずれかなど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％以上までであり得、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。
【００３０】
本発明の別の特徴は、反応器の反応域内の条件の三次元プロファイリングを提供するために単一のＲＦＩＤリーダーアンテナまたはトランシーバーのみ必要とされることである。複数のトランシーバーが本発明のシステムまたは本発明のプロセスの要素として使用され得るが、複数のセンサー対応ＲＦＩＤタグを反応域内および反応域全体または反応器容器の触媒床（複数可）内の既知の場所に配設することにより、単一のＲＦＩＤリーダーアンテナを使用して、反応器容積または反応域のプロファイリングを提供することを可能にする。
【００３１】
本発明の実施形態では、複数のセンサー対応ＲＦＩＤタグは、反応域の触媒床内に配置され、その結果、センサー対応ＲＦＩＤタグの各々は、触媒粒子によって取り囲まれる。典型的な反応器では、深さおよび幅の幾何学的寸法により触媒床が画定される。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、センサー対応ＲＦＩＤタグは、２０メートル以上までの厚さを有する触媒粒子の層またはエンベロープによって取り囲まれ得、約０．５〜約２０メートルの触媒粒子の床厚を通過するためには、インテロゲーション信号およびトランスポンダ信号が必要である。
【００３２】
ＲＦＩＤリーダーアンテナは、反応域の触媒床内のセンサー対応ＲＦＩＤタグから遠隔である任意の場所に配置される。ただし、ＲＦＩＤリーダーアンテナは、複数のセンサー対応ＲＦＩＤタグのセンサー対応ＲＦＩＤタグの各々に無線で連結されているかまたは結合されている。ＲＦＩＤリーダーアンテナは、複数のセンサー対応ＲＦＩＤタグのセンサー対応ＲＦＩＤタグの各々へのインテロゲーター信号の送信が可能になり、かつ複数のセンサー対応ＲＦＩＤタグのセンサー対応ＲＦＩＤタグの各々からの応答性のトランスポンダ信号の受信が可能になるように構成される。
【００３３】
ＲＦＩＤリーダーアンテナは、反応域内に位置付けることが好ましい。これにより、インテロゲーター信号およびトランスポンダ信号が反応器容器の壁の中を通る必要がなくなるためである。しかし、本発明のシステムの別の実施形態では、ＲＦＩＤアンテナは、反応器容器の外に位置付けられるかまたは配置される。
【００３４】
ＲＦＩＤリーダーアンテナは、ＲＦＩＤリーダーアンテナにインテロゲーション信号を提供し、複数のセンサー対応ＲＦＩＤタグのセンサー対応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リーダーに動作可能に接続される。コンピューター手段は、ＲＦＩＤトランスポンダ信号の各々によって運ばれる情報を処理すること、および反応域全体の条件に関する三次元プロファイル情報に関連する出力を表示するか、またはそうでなければ提供することをもたらす。
【００３５】
ここで、図１を参照すると、これは、反応器容器１２内のプロセス条件を無線で監視し、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。反応器容器１２は、反応域１４を画定する。反応域１４は、触媒床１６を含み、触媒粒子１８が充填され、触媒粒子１８を含む。反応器容器１２は、導管２４に動作可能に接続されている入口ノズル２２を備える。入口ノズル２２は、導管２４を通って流体連通するための手段、および供給物を反応域１４に導入するための手段を提供する。反応器容器１２はまた、導管２８に動作可能に接続されている出口ノズル２６を備え、導管２８を通って流体連通するための手段および反応域１４から流出物を除去するための手段を提供する。
【００３６】
図１には、反応域１４内に位置付けられたＲＦＩＤリーダーアンテナ３０を含む本発明のシステム１０の一実施形態を示す。図には、ＲＦＩＤリーダーアンテナ３０は、触媒床１６の表面３２上に位置するように示されているが、ＲＦＩＤリーダーアンテナ３０は、触媒床１６の触媒粒子の境界内である、およびそれらの触媒粒子によって取り囲まれているなど、反応域１４内のいずれの場所にも配置され得ることが理解される。あるいは、図示されていないが、ＲＦＩＤリーダーアンテナ３０は、反応器容器１２の外の任意の場所に配置されてもよい。
【００３７】
しかし、反応域１４全体および触媒床１６内に分布された複数のセンサー対応ＲＦＩＤタグ４０を共に提供するセンサー対応ＲＦＩＤタグ４０の各々に無線で連結されるかまたは結合されるように、ＲＦＩＤリーダーアンテナ３０を位置付けることが重要である。
【００３８】
断面Ａ−Ａの平面図を図２に示す。各センサー対応ＲＦＩＤタグ４０の位置は、図１および図２に示されており、複数のセンサー対応ＲＦＩＤタグ４０が、触媒床１６内の既知の場所にどのように配置され得るかまたは配設され得るかを例解している。図には、順序付けられた平面アレイに、および反応域１４の触媒床１６内の様々な高さの順序付けられた位置に配置された、センサー対応ＲＦＩＤタグ４０を描写している。しかし、センサー対応ＲＦＩＤタグ４０は、そのような順序付けられたパターンで配置されている必要はない。ただし、各センサー対応ＲＦＩＤタグ４０の場所は、識別されているかまたは識別可能であり、その場所は複数のセンサー対応ＲＦＩＤタグ４０の特定のセンサー対応ＲＦＩＤタグ４０に関連付けることができる。したがって、各センサー対応ＲＦＩＤタグ４０の場所を知ることで、ＲＦＩＤリーダーアンテナ３０によって受信されるようにＲＦＩＤトランスポンダ信号を送信することによって、それぞれのセンサー対応ＲＦＩＤタグ４０に関連付けられた非可変タグＩＤ情報および１つ以上の測定された環境条件情報の伝達が可能になる。
【００３９】
本発明のシステム１０の動作において、ＲＦＩＤリーダーアンテナ３０は、インテロゲーション信号４２を複数のセンサー対応ＲＦＩＤタグの各センサー対応ＲＦＩＤタグ４０に送信する。これは、ＲＦＩＤリーダーアンテナ３０からセンサー対応ＲＦＩＤタグ４０の第１の平面アレイの各センサー対応ＲＦＩＤタグ４０までのみ延在している別個の個別の矢印によって図１に描写されている。しかし、インテロゲーション信号４２は、実際に、触媒床１６全体に広がっている複数のセンサー対応ＲＦＩＤタグ４０のすべてのセンサー対応ＲＦＩＤタグ４０に同時に送信される単一の電波であることが認識されている。複数のセンサー対応ＲＦＩＤタグの各センサー対応ＲＦＩＤタグ４０が、インテロゲーション信号４２を受信する。各センサー対応ＲＦＩＤタグ４０は、インテロゲーション信号４２の受信に応答して、各々、ＲＦＩＤトランスポンダ信号を送信し、そのＲＦＩＤトランスポンダ信号には、特定のセンサー対応ＲＦＩＤタグ４０にエンコードされた固有の非可変識別コードを表す情報およびセンサー対応ＲＦＩＤタグ４０によって検知されたかまたは測定され、それらに関連付けられている可変反応器条件を表す情報が含まれている。
【００４０】
ＲＦＩＤリーダーアンテナ３０は、ケーブルによってリーダー５０に動作可能に接続される。リーダー５０は、ＲＦＩＤリーダーアンテナ３０にインテロゲーション信号４２を提供するための手段と、ＲＦＩＤリーダーアンテナ３０からＲＦＩＤトランスポンダ信号４４を受信するための手段と、を提供する。コンピューター５２およびリーダー５０は、リーダー５０とコンピューター５２との間で伝達するための手段を提供するケーブル５４によって一緒に構成される。コンピューター５２は、ＲＦＩＤリーダーアンテナ３０によって受信されたＲＦＩＤトランスポンダ信号４４を処理するための手段、ならびにメモリ内に表示または保存するために、反応域１４全体の測定された環境条件および反応域１４全体の測定された環境条件の三次元プロファイルに関する出力情報５６を提供するための手段を提供する。
【００４１】
図２には、図１に示される反応器容器１２のＡ−Ａ断面の平面図を示す。
【００４２】
図２には、複数のセンサー対応ＲＦＩＤタグ４０の各々が、反応器容器１２の反応器域１４内の既知の場所にどのように配置され得るかを例解している。
【００４３】
図３は、触媒粒子１８の環境５８によって取り囲まれている複数のセンサー対応ＲＦＩＤタグ４０のうちのいくつかのセンサー対応ＲＦＩＤタグ４０を含む拡大詳細図を表す。図３はさらに、ＲＦＩＤリーダーアンテナ３０およびリーダー５０などの本発明のシステム１０の特定の他の要素との関係を示す。
【００４４】
センサー対応ＲＦＩＤタグ４０の各々は、集積回路６２を含むパッシブＲＦＩＤタグ６０を含む。集積回路６２は、特定のセンサー対応ＲＦＩＤタグ４０に関連付けられ、そのタグを表す非可変識別コードの保存を提供する。センサー対応ＲＦＩＤタグ４０は、環境５８の少なくとも１つの条件を表す、センサー６４からの可変入力情報の受信を提供する。
【００４５】
センサー６４は、パッシブＲＦＩＤタグ６０で構成され、接続６６によってパッシブＲＦＩＤタグ６０に動作可能に接続される。センサー６４は、要素６８、または測定された環境条件を表す、集積回路６２へのアナログまたはデジタル入力を提供できる任意の他の好適な検知手段を使用することにより、環境５８の条件を検知することまたは検出することが可能になる。集積回路６２では、接続６６を介して提供されるセンサー入力信号に応答するＲＦＩＤトランスポンダ信号４４の変調を提供し、これにより、ＲＦＩＤトランスポンダ信号４４は、環境５８内の測定条件を表す情報を含むかまたは運ぶようになる。環境５８内には、触媒粒子１８を含む。
【００４６】
集積回路６２は、ＲＦＩＤタグアンテナ７０に動作可能に接続され、個々のタグ識別コード情報に加えて、センサー対応ＲＦＩＤタグ４０を取り囲むまたは包囲する環境５８内の少なくとも１つの条件を表す、センサー６４からの可変入力情報を運ぶＲＦＩＤトランスポンダ信号４４を送信するための手段を提供する。センサー対応ＲＦＩＤタグ４０は、ＲＦＩＤリーダーアンテナ３０が送信したインテロゲーション４２の受信に応答して、ＲＦＩＤトランスポンダ信号４４を送信する。
【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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