СИСТЕМА БЕСПРОВОДНОГО МОНИТОРИНГА РЕАКТОРА С ПОМОЩЬЮ ОСНАЩЕННОЙ ПАССИВНЫМ ДАТЧИКОМ МЕТКИ RFID Российский патент 2023 года по МПК H04Q9/00 G21C17/00 

По данной заявке испрашивается приоритет согласно рассматриваемой предварительной заявки на патент США № 62/616,166, поданной 11 января 2018 года, содержание которой включено в данный документ в полном объеме посредством ссылки.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к системе и способу беспроводного мониторинга параметров внутри технологического корпуса, такого как реактор.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Для нефтеперерабатывающих и химических заводов общепринятыми являются корпуса реакторов, содержащие катализатор. При эксплуатации таких реакторов требуется определять или контролировать параметры технологического процесса внутри корпуса, поскольку такая информация может способствовать управлению условиями протекания химической реакции внутри корпуса реактора. Современные методы определения параметров внутри корпуса реактора требуют наличия физического соединения, в том числе электрического или пневматического соединения, с датчиком, передающим полученные датчиком данные для их внешнего отображения. Одним из примеров таких измерительных устройств является применение термопар для определения температуры. Для применения термопары при определении температуры в местоположении внутри корпуса реактора требуется защитный карман термопары. Защитный карман термопары проходит сквозь стенку корпуса и достигает местоположения, в котором выполняют определение температуры внутри корпуса.

Необходимым условием является возможность определения и наблюдения за параметрами технологического процесса в местоположениях внутри корпуса реактора и передачи данных по каналу беспроводной связи для выполнения их сбора в другом местоположении. Для этого предлагается возможное применение оснащенных датчиком меток радиочастотной (RF) идентификации для определения различных параметров рабочей среды в объеме реактора и передачи измеряемых данных по каналу беспроводной связи для их дистанционного сбора. В данной области техники раскрыты различные системы, содержащие устройства с метками радиочастотной идентификации, соединенные определенным образом с сенсорным устройством, которые применяются для определения соответствующих параметров рабочей среды и передачи таких данных по каналу беспроводной связи.

Пример такого устройства описан в документе US 6,720,866. В данном патенте раскрывается система, содержащая устройство с меткой радиочастотной идентификации (RFID, radio frequency identification), получающее входной сигнал датчика, приводящий в логических цепях устройства с меткой RFID к изменению сигнала, передаваемого устройством с меткой RFID. Устройство с меткой RFID является пассивным в том смысле, что оно не содержит внутренний источник электропитания. Вместо этого оно использует мощность радиочастотной волны, генерируемой устройством считывания радиочастотных меток (устройством считывания/опроса), которое активирует устройство с меткой RFID. Устройство с меткой RFID выполнено с возможностью приема входного сигнала от датчика. В данном датчике предусматривается определение таких параметров, как напряжение, сила электрического тока, сопротивление, частота, давление, температура, ускорение, механические колебания, степень влажности, процентное содержание газа, плотность, скорость потока, интенсивность светового потока, звуковая сила, проникающее излучение, магнитный поток, pH, или других величин. В датчике также предусматривается генерация аналогового входного сигнала для устройства с меткой RFID, которое генерирует сигнал, содержащий данные, имеющие отношение к входному сигналу датчика. Устройство считывания меток RFID или устройство считывания/опроса выполняет считывание такого входного сигнала датчика.

В документе US 8,106,778 описывается другой вариант применения радиочастотной идентификации (RFID). В данном патенте раскрывается способ и система для отслеживания переменных параметров, таких как местоположение, температура, влажность, давление, время, дата и выполнения инерциальных измерений (например, скорости и ускорения). Система RFID, раскрытая в патенте ‘778, содержит датчик RFID, выполненный с возможностью определения параметра на датчике RFID. Переменные данные, полученные от датчика, затем сохраняются в памяти процессора метки RFID датчика RFID, который затем передает на устройство считывания меток RFID ответный сигнал, содержащий переменные данные, отображающие параметр.

В данных патентах отсутствует раскрытие или предложение применения оснащенных датчиком меток RFID для определения параметров технологического процесса или рабочей среды внутри корпуса реактора или передачи по каналу беспроводной связи данных, имеющих отношение к определяемым параметрам внутри корпуса реактора, для их дальнейшего приема, обработки и использования. В действительности специалисты в данной области техники не предусматривают возможности передачи радиочастотных сигналов через корпус, который содержит объем, заполненный частицами катализатора или углеводородами, без значительного искажения или ослабления радиочастотного сигнала, или одновременно без того и другого. Это связано с тем, что, как считалось ранее, частицы катализатора, содержащие значительные количества каталитических металлов, будут вызывать искажение или сильное ослабление радиочастотных волн, передаваемых метками RFID и радиочастотными устройствами считывания/опроса, при их прохождении через частицы катализатора.

В то же время в данном изобретении предлагается система и способ, в которых предусматривается локальное определение параметров рабочей среды или технологического процесса в местоположении внутри реактора и передача по каналу беспроводной связи от реактора к приемнику радиочастотных волн, содержащих данные, отображающие определяемый параметр внутри реактора.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В связи с этим предлагается система мониторинга по каналу беспроводной связи параметров технологического процесса внутри корпуса реактора. Система содержит корпус реактора, который определяет реакционную зону. Внутри реакционной зоны находится слой катализатора, содержащий частицы катализатора, и при этом внутри слоя катализатора находится датчик RFID, выполненный с возможностью определения параметра реактора в реакционной зоне, приема сигнала опроса и, при поступлении сигнала опроса, передачи сигнала радиочастотной метки RFID, который содержит данные, отображающие параметр реактора. Система содержит антенну устройства считывания RFID, которая по каналу беспроводной связи соединена с датчиком RFID и выполнена с возможностью передачи сигнала опроса и приема сигнала радиочастотной метки RFID, получаемого в ответ на сигнал опроса.

Также предлагается способ мониторинга параметров технологического процесса внутри корпуса реактора, который определяет реакционную зону, внутри которой находится слой катализатора, содержащий частицы катализатора. В слое катализатора находится датчик RFID, который по каналу беспроводной связи соединен с антенной устройства считывания RFID. Антенна устройства считывания RFID передает сигнал опроса, который принимается датчиком RFID. При получении сигнала опроса датчик RFID передает сигнал радиочастотной метки RFID, который содержит данные, отображающие параметр реактора в реакционной зоне, и который принимается антенной устройства считывания RFID.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Фиг. 1 представляет собой схематическое изображение варианта реализации системы мониторинга по данному изобретению по каналу беспроводной связи параметров технологического процесса внутри корпуса реактора.

Фиг. 2 представляет собой схематическое изображение системы RFID, содержащей внутри рабочей среды оснащенную датчиком метку RFID и устройство считывания/опроса RFID, которое по каналу беспроводной связи соединено с оснащенной датчиком меткой RFID и соединено с компьютером для обработки данных, содержащихся в радиочастотном сигнале.

Фиг. 3 представляет собой схематическое изображение экспериментального оборудования, используемого для проведения испытаний по ослаблению радиочастотных сигналов, проходящих через слой катализатора и жидкие углеводороды, относительно воздушной среды.

Фиг. 4 представляет собой диаграмму зависимости мощности радиочастотного сигнала от его частоты в диапазоне от 500 МГц до 2,5 ГГц при прохождении радиочастотного сигнала через 4 фута воздуха, один фут катализатора и дизельного масла, и 7 футов катализатора и дизельного масла.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К вариантам реализации изобретения относится как система, так и способ мониторинга по каналу беспроводной связи соответствующих параметров внутри корпуса реактора. К таким параметрам могут относиться параметры технологического процесса или рабочей среды, в том числе давление или температура в различных местоположениях внутри корпуса реактора, также к параметрам могут относиться такие величины, как процентное содержание пара и жидкости, скорости потока и химический состав текучих сред, содержащихся внутри или проходящих через корпус реактора.

Одновременно с данной заявкой на патент поданы три связанные предварительные заявки на патент, озаглавленные «SP2118 - Беспроводной мониторинг и составление профилей параметров реактора с помощью совокупности оснащенных датчиком меток RFID, имеющих известные местоположения», «SP2119 - Беспроводной мониторинг и cоставление профилей параметров реактора с помощью массивов оснащенных датчиком меток RFID, размещенных на известных уровнях высоты реактора», и «SP2102 - Беспроводной мониторинг и составление профилей параметров реактора с помощью совокупности оснащенных датчиком меток RFID и различных трансиверов»; имеющие серийные номера 62/616,148; 62/616,185 и 62/616,155 соответственно.

Изобретение требует применения датчиков радиочастотной идентификации (RFID) для определения или восприятия одного или нескольких параметров технологического процесса внутри реакционной зоны корпуса реактора с последующей передачей полученных данных на антенну устройства считывания RFID посредством сигнала радиочастотной метки RFID, который содержит данные, отображающие полученную информацию.

В данном описании термин «датчик RFID» означает устройство, которое содержит датчик, скомпонованный или интегрированный с пассивной меткой RFID или функционально с ней связанный. Датчик образует собой средство для определения параметра или характеристики технологического процесса внутри корпуса реактора и средство для подачи на метку RFID входного сигнала, содержащего данные, отображающие значение отдельного определяемого параметра технологического процесса. Известные в данной области техники пассивные метки RFID содержат интегральную схему, сопряженную с приемопередающей антенной радиочастотной метки для приема сигнала опроса от антенны устройства считывания RFID и для передачи сигнала радиочастотной метки.

При получении сигнала опроса от устройства считывания RFID датчик RFID передает на антенну устройства считывания RFID ответный сигнал радиочастотной метки RFID, который содержит полученные от датчика данные, отображающие определяемый параметр технологического процесса. Компьютер обрабатывает данные, содержащиеся в принятом сигнале радиочастотной метки RFID, и выдает выходные данные, относящиеся к определяемому или воспринимаемому параметру технологического процесса.

Одним из отличительных признаков изобретения является то, что оно позволяет определять параметры технологического процесса и рабочей среды внутри корпуса реактора с помощью сенсорного устройства и передавать по каналу беспроводной связи радиочастотные сигналы, содержащие определяемые данные, из корпуса реактора на антенну устройства считывания RFID, соединенную с устройством считывания, которое выполняет обработку данных, содержащихся в радиочастотных сигналах. Эта возможность предусмотрена в изобретении даже в случае прохождения передаваемых радиочастотных сигналов через слой частиц катализатора или корпус, заполненный углеводородами, или через сочетание того и другого. Радиочастотные сигналы из устройства считывания/опроса и сигналы радиочастотной метки проходят через слой катализатора и углеводороды, содержащиеся внутри корпуса реактора, с небольшим искажением или ослаблением, препятствующим проведению беспроводного мониторинга параметров технологического процесса внутри реактора.

Для определения параметров внутри корпуса реактора датчик RFID размещают в местоположении внутри реакционной зоны, образованной в корпусе реактора. Реакционная зона представляет собой пространство, которое может быть незаполненным или содержать газ или жидкость, выбранные из любого типа текучей среды, включая воду, углеводороды и другие химические вещества. К примерам углеводородов относится лигроин, керосин, дизельное топливо, газойль и тяжелое дизельное топливо, в том числе мазут. Как правило, реакционная зона содержит слой частиц катализатора и, кроме того, наряду с частицами катализатора может содержать любую из вышеупомянутых текучих сред, предпочтительно углеводородную текучую среду.

Частицы катализатора в реакционной зоне могут иметь любой размер и форму, обычно используемые в промышленности, включая экструдаты любой формы (например, цилиндрической, двудольной, трехдольной и четырехдольной), сферы, шары, сложнопрофильные агрегаты, гранулы и порошки. Размер частиц катализатора может находиться в пределах от 0,1 мм до 200 мм, но преимущественно размер частиц катализатора находится в пределах от 0,5 мм до 100 мм или от 1 мм до 20 мм, и они могут иметь любую композицию.

Характерные композиции катализатора содержат неорганический оксидный компонент, например диоксид кремния, оксид алюминия, алюмосиликат и диоксид титана. Кроме того, композиция катализатора может содержать компонент на основе каталитического металла, в том числе любого из переходных металлов, включая хром, молибден, вольфрам, рений, железо, кобальт, никель, палладий, платину, золото, серебро и медь. Концентрация металлических компонентов в частицах катализатора может составлять до 60% масс. в расчете на количество металла независимо от его фактического состояния, и концентрация металла, как правило, находится в пределах от 0,1% масс. до 30% масс. в расчете на количество металла независимо от его фактического состояния.

До предлагаемого изобретения ученые и инженеры считали, что радиочастотные сигналы не могут проходить через слой частиц катализатора без значительного ослабления или искажения вследствие сосредоточения металла на частицах катализатора и вследствие толщины слоя катализатора. Такое ослабление будет предотвращать прохождение радиочастотных волн к трансиверу и от него и, следовательно, будет приводить к невозможности их считывания. В то же время отличительным признаком данного изобретения является то, что в нем предусматривается размещение датчика RFID в слое катализатора реакционной зоны, так что частицы катализатора окружают датчик RFID. Частицы катализатора содержат неорганический оксидный компонент или металлический компонент, или оба компонента, как описано выше.

Корпус реактора по настоящему изобретению может представлять собой любой пригодный корпус, изготовленный из любого пригодного материала, известного специалистам в данной области техники. Во многих вариантах применения в корпусе реактора, как правило, образовано пространство, в котором содержится катализатор и в которое вводятся реагенты или исходное сырье. В одном варианте реализации изобретения в корпусе реактора образована реакционная зона, в которой находится слой катализатора. Корпус реактора оборудован впускным отверстием, которое предусматривает передачу текучей среды в реакционную зону и которое является средством для подачи в реакционную зону сырьевого потока, в том числе углеводородов, как описано выше. Корпус реактора также оборудован выпускным отверстием, которое предусматривает передачу текучей среды из реакционной зоны и является средством для вывода из реакционной зоны потока эффлюента, в том числе продуктов реакции.

Оснащенная датчиком метка RFID, также именуемая в данном документе датчиком RFID, размещена в требуемом местоположении в реакционной зоне для определения локального параметра технологического процесса. Данное требуемое местоположение является точкой, в которой выполняется определение отдельного параметра технологического процесса, и из которой по каналу беспроводной связи происходит передача на антенну устройства считывания RFID сигнала радиочастотной метки RFID, содержащего или переносящего данные, отображающие определяемый параметр реактора.

В варианте реализации изобретения датчика RFID размещен в слое катализатора реакционной зоны, так что частицы катализатора окружают датчик RFID. Для типичного реактора слой катализатора характеризуется геометрическими величинами толщины и ширины. Для реакторов, которые можно охарактеризовать толщиной и шириной, типичная толщина слоя катализатора находится в пределах от 0,5 метра до 20 метров и типичная эффективная ширина слоя катализатора находится в пределах от 0,5 метра до 20 метров. В результате этого датчик RFID может быть окружен слоем или оболочкой из частиц катализатора, имеющими толщину до 20 метров, что требует прохождения сигналов опроса и радиочастотной метки через толщину слоя частиц катализатора от около 0,5 метра до около 20 метров.

Поскольку оснащенная датчиком метка RFID является пассивной, сигнал радиочастотной метки RFID передается при поступлении сигнала опроса, передаваемого антенной устройства считывателя RFID. Как отмечено выше, датчик интегрирован с меткой RFID и выполнен с возможностью восприятия одного или нескольких параметров внутри реакционной зоны. Сенсорный компонент датчика RFID может быть выбран из датчиков температуры, датчиков давления, химических датчиков, датчиков влажности и любого сочетания вышеуказанного. Датчик интегрирован с меткой RFID для получения средства восприятия параметра реактора, приема сигнала опроса и, при поступлении сигнала опроса, передачи сигнала радиочастотной метки RFID, который содержит данные, отображающие параметр реактора. В опубликованных патентах US 2013/0057390, US 9,563,833, US 9,412,061, US 9,035,766 и WO 03/098175 представлены примеры оснащенных датчиком меток RFID. Данные опубликованные патенты включены в настоящий документ посредством ссылки.

Антенна устройства считывания RFID размещена в любом местоположении, которое является удаленным от датчика RFID; при условии, что она связана по каналу беспроводной связи с датчиком RFID таким образом, что для нее существует возможность обмена данными с датчиком RFID посредством передачи сигнала опроса на датчик RFID и приема ответного сигнала радиочастотной метки от датчика RFID.

Предпочтительной является установка антенны устройства считывания RFID в реакционной зоне, поскольку при этом исчезает необходимость прохождения сигнала опроса и сигнала радиочастотной метки через стенку корпуса реактора. В то же время в другом варианте реализации системы по данному изобретению антенна RFID установлена или размещена во внешнем местоположении по отношению к корпусу реактора. Антенна устройства считывания RFID соединена с устройством считывания, которое подает сигнал опроса на антенну устройства считывания RFID и предусматривает прием сигнала радиочастотной метки RFID. Компьютер обрабатывает данные, содержащиеся в сигнале радиочастотной метки RFID, предоставляемом устройством считывания, и отображает или же предоставляет выходные данные, относящиеся к параметрам внутри реакционной зоны.

Рассмотрим фиг. 1, которая представляет собой схематическое изображение варианта реализации по данному изобретению системы 10 мониторинга по каналу беспроводной связи параметров технологического процесса внутри корпуса 12 реактора. В корпусе 12 реактора образована реакционная зона 14, в которой находится слой 16 катализатора, содержащий частицы 18 катализатора. Корпус 12 реактора оборудован впускным штуцером 22, который функционально соединен с трубопроводом 24. Впускной штуцер 22 образует собой средство для передачи текучей среды через трубопровод 24 и средство для ввода исходного продукта в реакционную зону 14. Корпус 12 реактора также оборудован выпускным штуцером 26, который функционально соединен с трубопроводом 28. Выпускной штуцер 26 образует собой средство для передачи текучей среды через трубопровод 28 и средство для вывода эффлюента из реакционной зоны 14.

На фиг. 1 показан один вариант реализации системы 10 по данному изобретению, которая содержит антенну 30 устройства считывания RFID, установленную в реакционной зоне 14. Несмотря на то, что на фигуре показана антенна 30 устройства считывания RFID, расположенная над поверхностью 32 слоя 16 катализатора, предполагается, что антенна 30 устройства считывания RFID может быть размещена в любом местоположении внутри реакционной зоны 14, в том числе в пределах границ расположения и в окружении частиц катализатора слоя 16 катализатора. В то же время важным условием является установка антенны 30 устройства считывания RFID таким образом, чтобы она была связана по каналу беспроводной связи и имела возможность обмена данными с датчиком 36 RFID посредством передачи сигнала 38 опроса и приема сигнала 40 радиочастотной метки.

В альтернативном варианте реализации системы 10 по данному изобретению антенна 30 устройства считывания RFID установлена в местоположении, внешнем по отношению к реакционной зоне 14 и корпусу 12 реактора. Аналогично случаю с внутренним размещением антенны устройства считывания RFID важным условием является установка антенны 30 устройства считывания RFID таким образом, чтобы она была связана по каналу беспроводной связи и имела возможность обмена данными с датчиком 36 RFID, хотя при этом она может быть размещена в любом допускающем это местоположении, внешнем по отношению к корпусу 12 реактора.

Размещение датчика 36 RFID в требуемом местоположении внутри реакционной зоны 14 дает возможность определять параметр технологического процесса вблизи или внутри оболочки вокруг датчика 36 RFID. На фиг.1 изображен датчик 36 RFID, расположенный внутри слоя 16 катализатора и, вследствие этого, окруженный объемом или слоем частиц 18 катализатора. В результате этого для обмена данными с антенной 30 устройства считывания RFID сигнал 38 опроса и сигнал 40 радиочастотной метки должны проходить через толщину уплотненных частиц катализатора до 20 и более метров в зависимости от расположения датчика 36 RFID в слое 16 катализатора.

Антенна 30 устройства считывания RFID функционально соединена кабелем 42 с устройством 44 считывания. Устройство 44 считывания образует собой средство для выдачи сигнала 38 опроса на антенну 30 устройства считывания RFID и средство для приема сигнала 40 радиочастотной метки от антенны 30 устройства считывания RFID. Компьютер 46 и устройство 44 считывания сопряжены между собой с помощью кабеля 48, который образует собой средство для обмена данными между устройством 44 считывания и компьютером 46. Компьютер 46 образует собой средство для обработки сигнала 40 радиочастотной метки от антенны 30 устройства считывания RFID и для предоставления выходных данных 50, имеющих отношение к определяемым параметрам реактора, для их отображения или сохранения в запоминающем устройстве.

На фиг. 2 представлено схематическое изображение с увеличенными элементами датчика 36 RFID в его взаимосвязи с некоторыми другими элементами системы 10 RFID. Датчик 36 RFID содержит пассивную метку 54 RFID, которая содержит интегральную схему 56, предоставляющую возможность хранения и обработки входных данных, принятых от датчика 58 через соединение 60.

Интегральная схема 56 функционально соединена с антенной 62 метки RFID, образуя собой средство для передачи сигнала 40 радиочастотной метки RFID, который переносит данные, отображающие параметр реактора внутри прилегающего пространства или оболочки 64, или вблизи, или рядом с датчиком 36 RFID. Антенна 62 метки RFID также выполнена с возможностью принятия сигнала 38 опроса, который передается антенной 30 устройства считывания RFID. Антенна 30 устройства считывания RFID функционально соединена кабелем 42 с устройством 44 считывания.

Метка 54 RFID скомпонована или интегрирована с датчиком 58 таким образом, что датчик 58 выполнен с возможностью подачи входного сигнала датчика на интегральную схему 56 метки 54 RFID через соединение 60. Датчик 58 выполнен с возможностью восприятия или определения параметра технологического процесса или рабочей среды внутри прилегающего пространства 64 с помощью элемента 66 или любого другого пригодного сенсорного средства, выполненного с возможностью подачи через процессор 68 в интегральную схему 56 аналогового или цифрового входного сигнала, отображающего определяемый параметр технологического процесса или рабочей среды. В интегральной схеме 56 предусматривается изменение сигнала 40 радиочастотной метки RFID при поступлении входного сигнала датчика, подаваемого через соединение 60, таким образом, чтобы он содержал или переносил данные, отображающие определяемый параметр рабочей среды внутри прилегающего пространства 64. Внутри прилегающего пространства 64 содержатся частицы 18 катализатора.

В нижеследующем Примере проиллюстрированы некоторые признаки изобретения, но он никоим образом не предназначен для ограничения объема изобретения.

Пример

Целью эксперимента, описанного в данном Примере, являлось определение способности передаваемых радиочастотных сигналов проходить через слой катализатора, состоящий из металлсодержащих частиц катализатора, и быть принятыми с наименьшим ослаблением или искажением.

В эксперименте использовали два экспериментальных корпуса. Сборку одного из корпусов осуществляли с помощью трубы из поливинилхлорида (PVC) с диаметром 12 дюймов и высотой 10 футов, а сборку второго корпуса осуществляли с помощью трубы из углеродистой стали с диаметром 12 дюймов и высотой 10 футов сортамента 40 (с толщиной стенки 0,406 дюйма). На дне корпуса размещали пластину (антенну) радиочастотного приемника. Пластину (антенна) радиочастотного передатчика размещали внутри корпуса совместно с подъемной направляющей, которая обеспечивала подъем и опускание антенны радиочастотного передатчика в заданные местоположения внутри корпуса. Это позволило разместить слои катализатора заданной толщины между антеннами передатчика и приемника. Для образования слоя катализатора корпус заполняли коммерчески доступными частицами экструдата катализатора гидроочистки с размером 1/8 дюйма, которые содержали никелевые и молибденовые металлические каталитические компоненты.

Последовательность испытаний выполняли с использованием незаполненного корпуса для получения базовых данных по прохождению радиочастотного сигнала через воздушное пространство, а затем получали данные по влиянию степени заполнения при прохождении радиочастотного сигнала через слой сухого катализатора и слой катализатора, заполненный жидким дизельным углеводородом. Измерения проводили при увеличении высоты слоя катализатора от одного фута до толщины слоя катализатора в 8 футов. Для передачи радиочастотных сигналов в диапазоне частот от 500 МГц до 5 ГГц использовали направленную антенну с высоким коэффициентом усиления и широкополосную антенну с низким коэффициентом усиления.

На фиг. 3 представлено схематическое изображение экспериментальной установки, использованной для проведения эксперимента. Представлена установка 310 для проведения испытаний. Установка 310 для проведения испытаний содержала трубу 312, которая определяла корпус 314, и его внутренний объем 316, внутри которого помещали слой катализатора 318, имеющий высоту 320 слоя. Слой катализатора 318 содержал слой частиц катализатора, содержащих экструдаты на основе оксида алюминия, в которых имелись включенные в них сосредоточения никелевых и молибденовых металлических каталитических компонентов. Во время проведения испытания высоту 320 слоя изменяли.

На дне корпуса 314 под слоем 318 катализатора размещали пластину или антенну 324 радиочастотного приемника. Антенна 324 принимала радиочастотные сигналы, передаваемые с помощью пластины или антенны 326 радиочастотного передатчика, которую размещали над или вблизи верхней поверхности 328 слоя 318 катализатора. Антенна 326 радиочастотного передатчика имела функциональное соединение с кабелем 330 передатчика и предусматривала возможность передачи радиочастотных сигналов различной частоты в диапазоне от 500 МГц до 5 ГГц. Такие радиочастотные сигналы проходили через слой 318 катализатора, и их получали или принимали с помощью антенны 324 радиочастотного приемника. Антенна радиочастотного приемника имела функциональное соединение с кабелем 332 приемника и предусматривала возможность приема радиочастотных сигналов, передаваемых с помощью антенны 326 радиочастотного передатчика и проходящих через слой 318 катализатора.

На фиг. 4 представлена диаграмма сравнения величины ослабления радиочастотного сигнала после прохождения через 4 фута воздуха с интенсивностью радиочастотного сигнала после прохождения через слой катализатора толщиной в один фут, заполненный жидким дизельным углеводородом, и через слой катализатора толщиной в 7 футов, заполненный жидким дизельным углеводородом.

Результаты, представленные на фиг. 4, неожиданно показывают, что радиочастотные сигналы могут быть переданы через слой катализатора и приняты антенной приемника без значительного ослабления или снижения их интенсивности по сравнению с такими значениями, полученными для воздушного пространства. Данные, представленные на фиг. 4, показывают, что уровень принимаемого радиочастотного сигнала тесно сопоставим с радиочастотным сигналом, передаваемым через воздушное пространство. Это неожиданный результат; поскольку ранее считали, что радиочастотные сигналы будут подвергаться негативному воздействию или искажению и ослаблению в слое катализатора, металлических компонентов частиц катализатора, а также в жидком углеводороде внутри корпуса. Это привело бы к предотвращению или значительному затруднению прохождения радиочастотных сигналов через слой катализатора и их приема с помощью антенны радиочастотного приемника.

Изобретение относится к области беспроводного мониторинга параметров реактора. Технический результат заключается в возможности локального определения параметров реакционной зоны реактора и передачи по каналу беспроводной связи радиочастотных сигналов, содержащих определяемые данные для последующей обработки. Технический результат достигается за счет того, что система мониторинга параметров технологического процесса внутри корпуса реактора, определяющего реакционную зону, внутри которой находится слой катализатора с частицами катализатора, содержит датчик RFID внутри слоя катализатора, и антенну устройства считывания RFID. Датчик RFID выполнен с возможностью определения параметра реактора в реакционной зоне, приема сигнала опроса и, при поступлении сигнала опроса, передачи сигнала радиочастотной метки RFID, который содержит данные, отображающие указанный параметр реактора. Антенна устройства считывания RFID по каналу беспроводной связи соединена с датчиком RFID и выполнена с возможностью передачи указанного сигнала опроса и приема указанного сигнала радиочастотной метки RFID, получаемого в ответ на указанный сигнал опроса. 2 н. и 24 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Система мониторинга по каналу беспроводной связи параметров технологического процесса внутри корпуса реактора, содержащая:

корпус реактора, который определяет реакционную зону;

причем внутри реакционной зоны находится слой катализатора, содержащий частицы катализатора, и при этом внутри слоя катализатора находится датчик RFID, выполненный с возможностью определения параметра реактора в реакционной зоне, приема сигнала опроса и, при поступлении сигнала опроса, передачи сигнала радиочастотной метки RFID, который содержит данные, отображающие параметр реактора; и

антенну устройства считывания RFID, которая по каналу беспроводной связи соединена с датчиком RFID и выполнена с возможностью передачи сигнала опроса и приема сигнала радиочастотной метки RFID, получаемого в ответ на сигнал опроса.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что частицы катализатора содержат неорганический оксидный компонент и металлический компонент.

3. Система по п. 2, отличающаяся тем, что датчик RFID содержит метку RFID, функционально соединенную с сенсорным устройством для определения параметра реактора и подачи на метку RFID входного сигнала датчика, отображающего параметр реактора, причем датчик сопряжен с меткой RFID для подачи сигнала радиочастотной метки RFID, который содержит данные, отображающие параметр реактора.

4. Система по п. 3, отличающаяся тем, что антенна устройства считывания RFID установлена в местоположении, внешнем по отношению к корпусу реактора.

5. Система по п. 4, отличающаяся тем, что корпус реактора содержит средство для впуска, которое предусматривает передачу текучей среды для подачи в реакционную зону сырьевого потока, и средство для выпуска, которое предусматривает передачу текучей среды для вывода потока эффлюента из реакционной зоны.

6. Система по п. 5, отличающаяся тем, что параметр реактора выбран из группы параметров рабочей среды, состоящей из величин давления, температуры, химического состава, состава пара и жидкости, плотности, скорости потока, pH, механических колебаний, проникающего излучения, магнитного потока, интенсивности светового потока и звуковой силы.

7. Система по п. 6, отличающаяся тем, что антенна устройства считывания RFID функционально соединена с устройством считывания для подачи сигнала опроса на антенну устройства считывания RFID и для приема сигнала радиочастотной метки RFID от антенны устройства считывания RFID.

8. Система по п. 7, дополнительно содержащая вычислительные средства, скомпонованные с устройством считывания и предусматривающие обработку сигнала радиочастотной метки RFID для предоставления выходных данных, имеющих отношение к параметру реактора.

9. Система по п. 3, отличающаяся тем, что антенна устройства считывания RFID установлена внутри реакционной зоны корпуса реактора.

10. Система по п. 9, отличающаяся тем, что корпус реактора содержит средство для впуска, предусматривающее передачу текучей среды для подачи в реакционную зону сырьевого потока, и средство для выпуска, предусматривающее передачу текучей среды для вывода потока эффлюента из реакционной зоны.

11. Система по п. 10, отличающаяся тем, что параметр реактора выбран из группы параметров рабочей среды, состоящей из величин давления, температуры, химического состава, состава пара и жидкости, плотности, скорости потока, pH, механических колебаний, проникающего излучения, магнитного потока, интенсивности светового потока и звуковой силы.

12. Система по п. 11, отличающаяся тем, что антенна устройства считывания RFID функционально соединена с устройством считывания для подачи сигнала опроса на антенну устройства считывания RFID и для приема сигнала радиочастотной метки RFID от антенны устройства считывания RFID.

13. Система по п. 12, дополнительно содержащая вычислительные средства, скомпонованные с устройством считывания и предусматривающие обработку сигнала радиочастотной метки RFID для предоставления выходных данных, имеющих отношение к параметру реактора.

14. Способ мониторинга параметров технологического процесса внутри корпуса реактора, включающий:

предоставление корпуса реактора, который определяет реакционную зону, внутри которой находится слой катализатора, содержащий частицы катализатора, и датчик RFID, который по каналу беспроводной связи соединен с антенной устройства считывания RFID;

передачу с помощью антенны устройства считывания RFID сигнала опроса, который принимается датчиком RFID; и

при получении сигнала опроса передачу датчиком RFID сигнала радиочастотной метки RFID, который содержит данные, отображающие параметр реактора внутри реакционной зоны, и который принимается антенной устройства считывания RFID.

15. Способ по п. 14, отличающийся тем, что частицы катализатора содержат неорганический оксидный компонент и металлический компонент.

16. Способ по п. 15, отличающийся тем, что датчик RFID содержит метку RFID, функционально соединенную с датчиком, который выполняет определение параметра реактора и подачу на метку RFID входного сигнала датчика, отображающего параметр реактора; а также осуществляет выдачу сигнала радиочастотной метки RFID, который содержит данные, отображающие параметр реактора.

17. Способ по п. 16, отличающийся тем, что антенна устройства считывания RFID установлена в местоположении, внешнем по отношению к корпусу реактора.

18. Способ по п. 17, отличающийся тем, что корпус реактора содержит средство для впуска, предусматривающее передачу текучей среды для подачи в реакционную зону сырьевого потока, и средство для выпуска, предусматривающее передачу текучей среды для вывода потока эффлюента из реакционной зоны.

19. Способ по п. 18, отличающийся тем, что параметр реактора выбран из группы параметров технологического процесса, состоящей из величин давления, температуры, химического состава, состава пара и жидкости, плотности, скорости потока, pH, механических колебаний, проникающего излучения, магнитного потока, интенсивности светового потока и звуковой силы.

20. Способ по п. 19, включающий: предоставление устройства считывания, которое выполняет подачу сигнала опроса на антенну устройства считывания RFID и прием сигнала радиочастотной метки RFID от антенны устройства считывания RFID.

21. Способ по п. 20, дополнительно включающий: предоставление вычислительных средств, скомпонованных с устройством считывания; обработку сигнала радиочастотной метки RFID; отображение или вывод выходных данных, имеющих отношение к параметру реактора.

22. Способ по п. 16, отличающийся тем, что антенна устройства считывания RFID установлена внутри реакционной зоны корпуса реактора.

23. Способ по п. 22, отличающийся тем, что корпус реактора содержит средство для впуска, предусматривающее передачу текучей среды для подачи в реакционную зону сырьевого потока, и средство для выпуска, предусматривающее передачу текучей среды для вывода потока эффлюента из реакционной зоны.

24. Способ по п. 23, отличающийся тем, что параметр реактора выбран из группы параметров технологического процесса, состоящей из величин давления, температуры, химического состава, состава пара и жидкости, плотности, скорости потока, pH, механических колебаний, проникающего излучения, магнитного потока, интенсивности светового потока и звуковой силы.

25. Способ по п. 24, дополнительно включающий: предоставление устройства считывания, которое выполняет подачу сигнала опроса на антенну устройства считывания RFID и прием сигнала радиочастотной метки RFID от антенны устройства считывания RFID.

26. Способ по п. 25, дополнительно включающий: предоставление компьютера, скомпонованного с устройством считывания; обработку сигнала радиочастотной метки RFID; отображение или вывод выходных данных, имеющих отношение к параметру реактора.