BR112020013209A2 - sistema de monitoramento sem fio de reator que usa etiqueta de rfid ativada por sensor passivo - Google Patents

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Abstract

Trata-se de um sistema e método para monitorar sem fio condições de processo dentro de um recipiente de reator. Uma etiqueta de identificação por radiofrequência ativada por sensor está localizada dentro de um leito de catalisador de um recipiente e usada para medir várias condições dentro do recipiente. A etiqueta de RFID ativada por sensor é conectada sem fio a um leitor para transmitir sinais de interrogação e para receber sinais de transponder da etiqueta de RFID ativada por sensor que carregam informações representativas da condição medida.

Description

“SISTEMA DE MONITORAMENTO SEM FIO DE REATOR QUE USA ETIQUETA DE RFID ATIVADA POR SENSOR PASSIVO” REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS
[001] O presente pedido reivindica o benefício de Pedido de Patente Provisó- rio Pendente Número de Série US 62/616.166, depositado em 11 de janeiro de 2018, cuja divulgação inteira é aqui incorporada por referência.
CAMPO DA INVENÇÃO
[002] A invenção refere-se a um sistema e método para monitoramento sem fio de condições dentro de um recipiente de processo, como um reator.
ANTECEDENTES
[003] Recipientes de reatores que contêm catalisador são comuns a refinarias e plantas químicas. Ao operar esses reatores, é desejável medir ou monitorar as con- dições de processo dentro do recipiente, porque essas informações podem ajudar no controle das condições de reação dentro do recipiente de reator. Os métodos atuais para medir as condições dentro de um recipiente de reator requerem uma conexão física, como uma conexão elétrica ou pneumática, ao sensor que transmite informa- ções medidas pelo sensor para exibição externa. Um exemplo desses meios de me- dição é o uso de termopares para medir a temperatura. Para usar um termopar para medir a temperatura em um local dentro de um recipiente de reator, é necessário um poço termométrico. O poço termométrico é instalado através da parede do recipiente e se estende para um local no qual a temperatura é medida dentro do recipiente.
[004] É desejável ter a capacidade de medir e observar condições de pro- cesso em locais dentro de um recipiente de reator e transmitir sem fio as informações para coleta em um local diferente. Propusemos o possível uso de etiquetas de identi- ficação de RF ativadas por sensor para medir várias condições ambientais dentro de um volume de reator e transmitir sem fio as informações medidas para coleta remota. A técnica divulga variedades de sistemas que incluem dispositivos de etiqueta de identificação por radiofrequência acoplados de alguma maneira a um dispositivo sen- sor que é usado para medir certas condições ambientais e transmitir essas informa- ções sem fio.
[005] Um exemplo de tal dispositivo é descrito no documento US 6.720.866. Esta patente divulga um sistema que inclui um dispositivo de etiqueta de identificação por radiofrequência (RFID) com uma entrada de sensor que faz com que os circuitos lógicos no dispositivo de etiqueta de RFID modifiquem um sinal transmitido pelo dis- positivo de etiqueta de RFID. O dispositivo de etiqueta de RFID é passivo, pois não tem fonte de energia interna. Em vez disso, o mesmo depende da energia fornecida por uma onda de RF gerada por um leitor de etiqueta de RF (interrogador) que ativa o dispositivo de etiqueta de RFID. O dispositivo de etiqueta de RFID está adaptado para receber um sinal de entrada de sensor. Este sensor fornece a medição de coisas como tensão, corrente, resistência, frequência, pressão, temperatura, aceleração, vi- bração, teor de umidade, porcentagem de gás, densidade, taxa de fluxo, intensidade de luz, intensidade de som, radiação, fluxo magnético, pH ou outros valores. O sensor também fornece a geração de um sinal de entrada analógico para o dispositivo de etiqueta de RFID que gera um sinal que contém informações relacionadas ao sinal de entrada de sensor. Um leitor ou interrogador de etiqueta de RFID lê esse sinal de entrada de sensor.
[006] O documento US 8.106.778 descreve outra aplicação de identificação por radiofrequência (RFID). Esta patente descreve um método e sistema para rastrear condições variáveis, como localização, temperatura, umidade, pressão, hora, data e medição inercial (por exemplo, velocidade e aceleração). O sistema RFID divulgado pela patente '778 inclui um sensor de RFID capaz de medir uma condição no sensor de RFID. As informações variáveis do sensor são então armazenadas na memória do processador de etiqueta de RFID da etiqueta de sensor de RFID, que então transmite para um leitor de RFID um sinal de resposta que inclui as informações variáveis que representam a condição.
[007] Essas patentes não divulgam nem sugerem nada sobre o uso de etique- tas RFID ativadas por sensor para medir condições ambientais ou de processo dentro de um recipiente de reator ou transferir sem fio informações relacionadas às condições medidas no recipiente de reator para posterior recebimento, processamento e uso. De fato, os versados na técnica não esperariam que os sinais de RF fossem capazes de transmitir através de um recipiente que contém um volume de partículas de catalisador ou hidrocarbonetos sem distorção ou atenuação significativa, ou ambos, do sinal de RF. Isso ocorre porque anteriormente se pensava que as partículas do catalisador, que contêm concentrações significativas de metais catalíticos, causarão distorção ou atenuação severa das ondas de RF transmitidas por etiquetas RFID e interrogadores de RF à medida que passam pelas partículas do catalisador.
[008] No entanto, inventamos um sistema e método que fornece detecção lo- cal de condições ambientais ou de processo em um local dentro de um reator e a transmissão sem fio através do reator para um receptor de ondas de RF que contém informações representativas de uma condição medida dentro do reator.
SUMÁRIO
[009] Por conseguinte, é fornecido um sistema para monitorar sem fio condi- ções de processo dentro de um recipiente de reator. O sistema compreende o recipi- ente de reator que define uma zona de reação. Dentro da zona de reação está um leito de catalisador que compreende partículas de catalisador, e em que dentro do leito de catalisador há um sensor de RFID capaz de detectar uma condição de reator dentro da zona de reação, receber um sinal de interrogação e responder ao sinal de interrogação, transmitindo um sinal de transponder de RFID que inclui informações representativas da condição de reator. O sistema inclui uma antena de leitor de RFID que é conectada sem fio ao sensor de RFID e é capaz de transmitir o sinal de interro- gação e receber o sinal de transponder de RFID que responde ao sinal de interrogação.
[010] Também é fornecido um método para monitorar condições de processo dentro de um recipiente de reator que define uma zona de reação dentro da qual há um leito de catalisador que compreende partículas de catalisador. Dentro do leito de catalisador há um sensor de RFID que é conectado sem fio a uma antena de leitor de RFID. A antena de leitor de RFID transmite um sinal de interrogação recebido pelo sensor de RFID. Em resposta ao sinal de interrogação, o sensor de RFID transmite um sinal de transponder de RFID que inclui informações representativas de uma con- dição de reator dentro da zona de reação e que é recebido pela antena de leitor de RFID.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[011] A Figura 1 é um esquema que é representativo de uma modalidade do sistema inventivo para monitorar sem fio condições de processo dentro de um recipi- ente de reator.
[012] A Figura 2 é um diagrama de um sistema RFID que inclui uma etiqueta de RFID ativada por sensor em um ambiente e um leitor/interrogador de RFID que é conectado sem fio à etiqueta de RFID ativada por sensor e conectado a um computa- dor para processar as informações contidas no sinal de RF.
[013] A Figura 3 é um esquema que é representativo do equipamento experi- mental usado para testar a atenuação dos sinais de RF que passam através de um leito de catalisador e através de hidrocarbonetos líquidos em relação ao ar.
[014] A Figura 4 é um gráfico que apresenta a força de um sinal de RF em função da frequência de RF na faixa de 500 MHz a 2,5 GHz para a passagem do sinal de RF através de 121,92 cm (4 pés) de ar, 30,48 cm (um pé) de catalisador e óleo diesel e 213,36 cm (7 pés) de catalisador e óleo diesel.
DESCRIÇÃO DETALHADA
[015] As modalidades da invenção incluem um sistema e método para monitorar sem fio certas condições dentro de um recipiente de reator. Essas condi- ções podem incluir condições ambientais ou de processo, como pressão ou tempera- tura em vários locais dentro de um recipiente de reator, e as condições podem incluir parâmetros como porcentagens de vapor e líquido, taxas de fluxo e composições quíi- micas de fluidos contidos no ou que passam através do recipiente de reator.
[016] Foram depositados simultaneamente a este pedido de patente os três pedidos provisórios de patente relacionados, intitulados “SP2118-Wireless Monitoring and Profiling of Reactor Conditions Using Plurality of Sensor-Enabled RFID Tags Hav- ing Known Locations”, “SP2119-Wireless Monitoring and Profiling of Reactor Condi- tions Using Arrays of Sensor-Enabled RFID Tags Placed At Known Reactor Heights” e “SP2102-Wireless Monitoring and Profiling of Reactor Conditions Using Plurality of Sensor-Enabled RFID Tags and Multiple Transceivers”; respectivamente, tendo números de série 62/616.148; 62/616.185 e 62/616.155.
[017] A invenção requer o uso de sensores de identificação por radiofrequên- cia (RFID) para medir ou detectar uma ou mais condições de processo existentes na zona de reação de um recipiente de reator, seguida pela transmissão das informações medidas para uma antena de leitor de RFID por meio de um sinal de transponder de RFID que contém informações representativas das informações medidas.
[018] Neste relatório descritivo, o termo sensor de RFID significa um disposi- tivo que inclui um sensor configurado ou integrado ou conectado operacionalmente a uma etiqueta de RFID passiva. O sensor fornece meios para detectar uma condição ou parâmetro do processo dentro do recipiente de reator e meios para fornecer uma entrada de sinal, que contém informações representativas da condição do processo particularmente medida, para a etiqueta de RFID. As etiquetas RFID passivas ensina- das na técnica incluem um circuito integrado acoplado a uma antena de transponder para receber um sinal de interrogação de uma antena de leitor de RFID e para trans- mitir um sinal de transponder.
[019] Em resposta ao recebimento de um sinal de interrogação do leitor de RFID, o sensor de RFID transmite de volta para a antena de leitor de RFID um sinal de transponder de RFID que inclui informações recebidas do sensor que são repre- sentativas da condição de processo medida. Um computador processa as informa- ções contidas no sinal de transponder de RFID recebido e fornece informações de saída relacionadas à condição de processo medida ou detectada.
[020] Uma característica particular da invenção é que ela permite a medição de condições ambientais e de processo dentro de um recipiente de reator usando um dispositivo sensor e a transmissão sem fio de sinais de RF contendo as informações medidas através do recipiente de reator para uma antena de leitor de RFID conectada a um leitor que processa as informações contidas nos sinais de RF. A invenção prevê isso mesmo que os sinais de RF transmitidos passem através de um leito de partículas de catalisador ou de um recipiente cheio de hidrocarbonetos ou uma combinação de ambos. Os sinais de RF de interrogador e os sinais de RF de transponder passam através do leito de catalisador e dos hidrocarbonetos contidos no interior do recipiente de reator com pouca distorção ou atenuação que impede o monitoramento sem fio das condições do processo no reator.
[021] Para medir as condições dentro do recipiente de reator, o sensor de RFID é colocado em um local dentro da zona de reação definida pelo recipiente de reator. A zona de reação é um volume que pode estar vazio ou conter gás ou líquido selecionado a partir de qualquer tipo de fluido, incluindo água, hidrocarbonetos e ou- tros produtos químicos. Exemplos de hidrocarbonetos incluem nafta, querosene, die- sel, gasóleo e óleo pesado, como óleo residual. Tipicamente, a zona de reação con- tém um leito de partículas de catalisador e ainda pode conter, juntamente com as partículas de catalisador, qualquer um dos fluidos mencionados acima, preferencial- mente, um fluido de hidrocarboneto.
[022] As partículas de catalisador na zona de reação podem ser de qualquer tamanho e forma normalmente usadas na indústria, incluindo extrudados de qualquer forma (por exemplo, cilindros, dilobos, trilobos e quadralobos), esferas, bolas, agrega- dos irregulares, pílulas e pós. Os tamanhos de partícula de catalisador podem estar no intervalo de 0,1 mm a 200 mm, mas, mais tipicamente, o tamanho de partículas de catalisador está na faixa de 0,5 mm a 100 mm ou de 1 mm a 20 mm, e as mesmas podem ter qualquer composição.
[023] As composições catalisadoras comuns incluem um componente de óxido inorgânico, como sílica, alumina, sílica-alumina e titânia. A composição de ca- talisador pode ainda compreender um componente de metal catalítico, como qualquer um dos metais de transição, incluindo cromo, molibdênio, tungstênio, rênio, ferro, co- balto, níquel, paládio, platina, ouro, prata e cobre. A concentração dos componentes metálicos das partículas de catalisador pode ser superior a 60% em peso, com base no metal, independentemente de seu estado real, e, normalmente, a concentração de metal está na faixa de 0,1 a 30% em peso, com base no metal, independentemente do seu estado real.
[024] Antes da invenção, cientistas e engenheiros pensavam que os sinais de RF não podiam passar através de um leito de partículas de catalisador sem atenuação ou distorção significativa devido à presença de concentrações de metal nas partículas de catalisador e devido à espessura do leito de catalisador. Essa atenuação impediria que as ondas de RF passassem para e de um transceptor e, portanto, seriam ilegíveis. Uma característica desta invenção, no entanto, fornece a colocação do sensor de RFID dentro do leito de catalisador da zona de reação, de modo que as partículas de catalisador envolvam o sensor de RFID. As partículas de catalisador compreendem um componente de óxido inorgânico ou um componente de metal, ou ambos, como descrito acima.
[025] O recipiente de reator da invenção pode ser qualquer recipiente ade- quado feito com qualquer material adequado conhecido pelos versados na técnica.
Em muitas aplicações, o recipiente de reator geralmente define um volume que con- tém catalisador e no qual são introduzidos reagentes ou matérias-primas. Em uma modalidade da invenção, o recipiente de reator define uma zona de reação dentro da qual há um leito de catalisador. O recipiente de reator está equipado com um ponto de ingresso que fornece comunicação de fluido na zona de reação e meios para intro- duzir uma corrente de alimentação, como hidrocarbonetos, como descrito acima, na zona de reação. O recipiente de reator também é equipado com um ponto de egresso que fornece comunicação de fluido da zona de reação e meios para remover uma corrente de efluente, como produtos de reação, da zona de reação.
[026] A etiqueta de RFID ativada por sensor, também aqui dita como sensor de RFID, é colocada em um local desejado na zona de reação, a fim de medir uma condição local do processo. Esta localização desejada é um ponto no qual uma con- dição de processo específica é medida e a partir o qual um sinal de transponder de RFID, que inclui ou carrega informações representativas da condição de reator me- dida, é transmitido sem fio à antena de leitor de RFID.
[027] Em uma modalidade da invenção, o sensor de RFID é colocado dentro do leito de catalisador da zona de reação, de modo que o sensor de RFID seja cercado por partículas de catalisador. Para um reator típico, as dimensões geométricas de profundidade e largura definem o leito de catalisador. Para reatores que são definíveis por profundidade e largura, uma profundidade típica do leito de catalisador está na faixa de 0,5 a 20 metros e uma largura efetiva típica do leito de catalisador está na faixa de 0,5 a 20 metros. Assim, o sensor de RFID pode ser cercado por uma camada ou envelope de partículas de catalisador com uma espessura superior a 20 metros, exigindo que os sinais de interrogação e transponder passem através de uma espes- sura de leito de partículas de catalisador de cerca de 0,5 a cerca de 20 metros.
[028] Como a etiqueta de RFID ativada por sensor é passiva, o sinal de trans- ponder de RFID é transmitido em resposta ao recebimento de um sinal de interrogação transmitido pela antena de leitor de RFID. Como observado acima, o sensor é inte- grado a uma etiqueta de RFID e é capaz de detectar uma ou mais condições dentro da zona de reação. O componente sensor do sensor de RFID pode ser selecionado dentre sensores de temperatura, sensores de pressão, sensores químicos, sensores de umidade e qualquer combinação dos mesmos. O sensor é integrado a uma etiqueta de RFID para fornecer meios para detectar uma condição de reator, receber um sinal de interrogação e responder ao sinal de interrogação, transmitindo um sinal de trans- ponder de RFID contendo informações que são representativas da condição medida do reator. As publicações de patente US 2013/0057390, US 9.563.833, US 9.412.061, US 9.035.766 e WO 03/098175 apresentam exemplos de etiquetas de RFID ativadas por sensor. Essas publicações de patentes são aqui incorporadas por referência.
[029] Uma antena de leitor de RFID é colocada em qualquer local remoto ao sensor de RFID; desde que seja conectado sem fio ao sensor de RFID, podendo se comunicar com o sensor de RFID através da transmissão de um sinal de interrogador para o sensor de RFID e recepção de um sinal de transponder responsivo do sensor de RFID.
[030] É preferível posicionar a antena de leitor de RFID dentro da zona de reação, pois isso elimina a necessidade de o sinal de interrogador e o sinal de trans- ponder passar através da parede do recipiente de reator. No entanto, outra modali- dade do sistema da invenção é posicionar ou colocar a antena RFID externa ao reci- piente de reator. A antena de leitor de RFID é conectada a um leitor que fornece um sinal de interrogação para a antena de leitor de RFID e permite receber o sinal de transponder de RFID. Um computador processa a informação do sinal de transponder de RFID fornecido através do leitor e exibe ou fornece uma saída relacionando infor- mações sobre condições dentro da zona de reação.
[031] Agora, com referência à Figura 1, que é uma representação esquemá- tica de uma modalidade do sistema inventivo 10 para monitorar sem fio condições de processo dentro de um recipiente de reator 12. O recipiente de reator 12 define a zona de reação 14, que contém o leito de catalisador 16 que compreende partículas de catalisador 18. O recipiente de reator 12 está equipado com o bico de ingresso 22 que está operacionalmente conectado ao conduíte 24. O bico de ingresso 22 fornece meios para comunicação de fluido através do conduíte 24 e meios para introduzir uma alimentação na zona de reação 14. O recipiente de reator 12 também está equipado com um bico de egresso 26 que está operacionalmente conectado ao conduíte 28. O bocal de saída 26 fornece meios para comunicação de fluido através do conduíte 28 e meios para remover um efluente da zona de reação 14.
[032] A Figura 1 mostra uma modalidade do sistema inventivo 10 que inclui a antena de leitor de RFID 30 posicionada dentro da zona de reação 14. Embora a figura mostre a antena de leitor de RFID 30 localizada acima da superfície 32 do leito de catalisador 16, entende-se que a antena de leitor de RFID 30 pode ser colocada em qualquer lugar dentro da zona de reação 14, incluindo dentro dos limites de e cercada por partículas de catalisador do leito de catalisador 16. É importante, no entanto, po- sicionar a antena de leitor de RFID 30 para que ela seja conectada sem fio e capaz de se comunicar sem fio com o sensor de RFID 36 pela transmissão de um sinal de interrogação 38 e pela recepção de um sinal de transponder 40.
[033] Como uma modalidade alternativa do sistema inventivo 10, a antena de leitor de RFID 30 é posicionada em um local externo à zona de reação 14 e ao recipi- ente de reator 12. Tal como acontece com uma antena de leitor de RFID colocada internamente, é importante posicionar a antena de leitor de RFID 30 para que ela seja conectada sem fio e capaz de se comunicar sem fio com o sensor de RFID 36, mas pode ser colocada em qualquer local externo ao recipiente de reator 12 que permite isso.
[034] A colocação do sensor de RFID 36 em um local desejado dentro da zona de reação 14 fornece a medição de uma condição de processo próxima ou dentro de um envelope em torno do sensor de RFID 36. A Figura 1 representa o sensor de RFID 36 que está localizado dentro do leito de catalisador 16 e, assim, um volume ou ca- mada de partículas de catalisador 18 o rodeia. Isso resulta em exigir que o sinal de interrogação 38 e o sinal de transponder 40 passem através de uma espessura de partículas de catalisador juntas de até 20 ou mais metros, dependendo da localização do sensor de RFID 36 dentro do leito de catalisador 16, para se comunicar com a antena de leitor de RFID 30.
[035] A antena de leitor de RFID 30 está operacionalmente conectada pelo cabo 42 ao leitor 44. O leitor 44 fornece meios para fornecer o sinal de interrogação 38 à antena de leitor de RFID 30 e meios para receber o sinal de transponder 40 da antena de leitor de RFID 30. O computador 46 e o leitor 44 são configurados juntos pelo cabo 48, que fornece meios para a comunicação entre o leitor 44 e o computador
46. O computador 46 fornece meios para processar o sinal de transponder 40 da an- tena de leitor de RFID 30 e para fornecer informações de saída 50 relacionadas às condições de reator medidas para exibição ou armazenamento na memória.
[036] A Figura 2 apresenta um diagrama de detalhes ampliado do sensor de RFID 36 em relação a certos outros elementos do sistema de RFID 10. O sensor de RFID 36 compreende etiqueta de RFID passiva 54 que inclui um circuito integrado 56 que fornece armazenamento e processamento de informações de entrada recebidas do sensor 58 pela conexão 60.
[037] O circuito integrado 56 está operacionalmente conectado à antena de etiqueta de RFID 62, fornecendo meios para transmitir um sinal de transponder de RFID 40 que transporta informações representativas de uma condição de reator no entorno ou no envelope 64 ou perto ou próximo do sensor de RFID 36. A antena de etiqueta de RFID 62 também é capaz de receber o sinal de interrogação 38 que é transmitido pela antena de leitor de RFID 30. A antena de leitor de RFID 30 está ope- racionalmente conectada pelo cabo 42 ao leitor 44.
[038] A etiqueta de RFID 54 é configurada ou integrada ao sensor 58, de modo que o sensor 58 seja capaz de fornecer um sinal de entrada de sensor ao circuito integrado 56 da etiqueta de RFID 54 por meio da conexão 60. O sensor 58 é capaz de constatar ou detectar um processo ou condição ambiental em seu entorno 64 pelo uso do elemento 66 ou qualquer outro meio de detecção adequado capaz de fornecer uma entrada analógica ou digital via processador 68 ao circuito integrado 56 que é representativa da condição ambiental ou de processo medida. O circuito integrado 56 fornece a modulação do sinal de transponder de RFID 40 responsivo ao sinal de en- trada de sensor fornecido via conexão 60, para que inclua ou carregue informações representativas da condição ambiental medida dentro de seu entorno 64. Estão con- tidas no entorno 64 partículas de catalisador 18.
[039] O exemplo a seguir ilustra certas características da invenção, mas não se destina a limitar a invenção de forma alguma.
EXEMPLO
[040] O objetivo do experimento descrito neste Exemplo foi determinar a ca- pacidade dos sinais de RF transmitidos de passarem através de um leito de catalisa- dor de partículas de catalisador contendo metal e serem recebidos com um mínimo de atenuação ou distorção.
[041] Dois recipientes de teste foram utilizados no experimento. Um recipiente foi montado com um tubo de PVC de 30,48 cm (12 polegadas) de diâmetro por 304,8 cm (10 pés de altura) e o segundo recipiente foi montado com um tubo de PVC de 30,48 cm (12 polegadas) de diâmetro por 304,8 cm (10 pés) de altura, com cano de aço carbono de escala de altura 40 (espessura de parede de 1,03124 cm (0,406 po- legada)). Uma placa (antena) receptora de RF foi colocada no fundo do recipiente. Uma placa (antena) transmissora de RF foi colocada dentro do recipiente com uma guia de elevação que proporcionava elevação e abaixamento da antena do transmis- sor de RF para locais predeterminados dentro do recipiente. Isso permitiu a colocação de profundidades predeterminadas do leito de catalisador entre as antenas transmis- soras e receptoras. O recipiente foi enchido com partículas de catalisador extrudado de 0,3175 cm (1/8 de polegada) de hidroprocessamento disponíveis comercialmente que continham componentes metálicos catalíticos de níquel e molibdênio para formar o leito de catalisador.
[042] Uma série de testes foi realizada com um recipiente vazio para obter dados da linha de base para a passagem do sinal de RF pelo ar e, em seguida, para obter dados de opacidade para a passagem do sinal de RF pelo leito de catalisador seco e pelo leito de catalisador preenchido com hidrocarboneto de diesel líquido. As medições foram realizadas em incrementos de altura de leito de catalisador de 30,49 cm (um pé) até uma profundidade de 243,84 cm (8 pés) do leito de catalisador. Uma antena direcional de alto ganho e uma antena de baixo ganho de banda larga foram usadas para transmitir os sinais de RF em uma faixa de frequência de 500 MHz a 5 GHz.
[043] A Figura 3 apresenta um diagrama representativo da configuração do equipamento usado para conduzir o experimento. É mostrado o sistema de teste 310. O sistema de teste 310 incluiu o tubo 312 que definiu o recipiente 314 e seu volume 316 dentro do qual estava contido leito de catalisador 318 tendo altura de leito 320. O leito de catalisador 318 incluiu um leito de partículas de catalisador que compreende extrudados de alumina, tendo incorporado concentrações de componentes de metal catalítico de níquel e molibdênio. A altura do leito 320 foi variada ao longo do teste.
[044] A placa ou antena receptora de RF 324 foi colocada no fundo do recipi- ente 314 e abaixo do leito de catalisador 318. A antena 324 recebeu sinais de RF transmitidos pela placa ou antena transmissora de RF 326 que foi colocada acima ou perto da superfície superior 328 do leito de catalisador 318. A antena transmissora de RF 326 foi conectada operacionalmente ao cabo de transmissão 330 e fornecida para transmitir sinais de RF de várias frequências na faixa de 500 MHz a 5 GHz. Esses sinais de RF passaram pelo leito de catalisador 318 e são coletados ou recebidos pela antena receptora de RF 324. A antena receptora de RF foi conectada operacional- mente ao cabo receptor 332 e fornecida para receber sinais de RF transmitidos pela antena transmissora de RF 326 e que passam através do leito de catalisador 318.
[045] A Figura 4 apresenta um gráfico comparando a perda de sinal de RF a 121,92 cm (4 pés) de ar com a força de sinal de RF após passar por um leito de 30,48 cm (um pé) de catalisador preenchido com hidrocarboneto de diesel líquido e através de um leito de 213,36 cm (7 pés) de catalisador preenchido com hidrocarboneto de diesel líquido.
[046] Os resultados apresentados na Figura 4 mostram inesperadamente que os sinais de RF podem ser transmitidos através de um leito de catalisador e recebidos por uma antena receptora sem atenuação ou redução significativa em sua força em relação à do ar. Os dados apresentados na Figura 4 demonstram que a força de sinal de RF recebido é comparável ao sinal de RF que é transmitido ao ar livre. Isso é inesperado; porque acreditava-se anteriormente que os sinais de RF seriam afetados ou distorcidos negativamente e enfraquecidos pelo leito de catalisador, pelos compo- nentes metálicos das partículas de catalisador e pelo hidrocarboneto líquido dentro do recipiente. Isso teria resultado em prevenir ou inibir significativamente os sinais de RF de atravessarem o leito de catalisador e o recebimento pela antena do receptor de RF.

Claims (26)

REIVINDICAÇÕES
1. Sistema para monitorar sem fio condições de processo dentro de um reci- piente de reator, em que o dito sistema é CARACTERIZADO pelo fato de que com- preende: o dito recipiente de reator que define uma zona de reação; em que dentro da dita zona de reação está um leito de catalisador que com- preende partículas de catalisador, e em que dentro do dito leito de catalisador está um sensor de RFID capaz de detectar uma condição de reator dentro da dita zona de reação, receber um sinal de interrogação e responder ao dito sinal de interrogação, transmitindo um sinal de transponder de RFID que inclui informações representativas da dita condição de reator; e uma antena de leitor de RFID que está conectada sem fio ao dito sensor de RFID e capaz de transmitir o dito sinal de interrogação e receber o dito sinal de trans- ponder de RFID que responde ao dito sinal de interrogação.
2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que as ditas partículas de catalisador compreendem um componente de óxido inorgã- nico e um componente de metal.
3. Sistema, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito sensor de RFID compreende uma etiqueta de RFID operativamente conec- tada a meios senor para detectar a dita condição de reator e fornecer uma entrada de sensor para a dita etiqueta de RFID representativa da dita condição de reator, em que o dito sensor é configurado com a dita etiqueta de RFID para fornecer o dito sinal de transponder de RFID, incluindo informações representativas da dita condição de rea- tor.
4. Sistema, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita antena de leitor de RFID está posicionada externamente ao dito recipiente de reator.
5. Sistema, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito recipiente de reator inclui meios de ingresso que fornecem comunicação de fluido para introduzir uma corrente de alimentação na dita zona de reação e meios de egresso que fornecem comunicação de fluido para remover uma corrente de efluente da dita zona de reação.
6. Sistema, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita condição de reator é selecionada a partir do grupo de condições ambientais que consiste em pressão, temperatura, composição química, composição de vapor e líquido, densidade, taxa de fluxo, pH, vibração, radiação, fluxo magnético, intensidade de luz e intensidade de som.
7. Sistema, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita antena de leitor de RFID está operacionalmente conectada a um leitor para fornecer o dito sinal de interrogação à dita antena de leitor de RFID e para receber o dito sinal de transponder de RFID da dita antena de leitor de RFID.
8. Sistema, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de que inclui ainda os meios de computação configurados com o dito leitor e fornecendo o processamento do dito sinal de transponder de RFID para fornecer informações de saída relacionadas à dita condição de reator.
9. Sistema, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita antena de leitor de RFID está posicionada dentro da dita zona de reação do dito recipiente de reator.
10. Sistema, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito recipiente de reator inclui meios de ingresso que fornecem comunicação de fluido para introduzir uma corrente de alimentação na dita zona de reação e meios de egresso que fornecem comunicação de fluido para remover uma corrente de eflu- ente da dita zona de reação.
11. Sistema, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita condição de reator é selecionada a partir do grupo de condições ambi- entais que consiste em pressão, temperatura, composição química, composição de vapor e líquido, densidade, taxa de fluxo, pH, vibração, radiação, fluxo magnético, intensidade de luz e intensidade de som.
12. Sistema, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita antena de leitor de RFID está operacionalmente conectada a um leitor para fornecer o dito sinal de interrogação à dita antena de leitor de RFID e para rece- ber o dito sinal de transponder de RFID da dita antena de leitor de RFID.
13. Sistema, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que inclui ainda os meios de computação configurados com o dito leitor e forne- cendo o processamento do dito sinal de transponder de RFID para fornecer informa- ções de saída relacionadas à dita condição de reator.
14. Método para monitorar condições de processo dentro de um recipiente de reator, em que o dito método é CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: fornecer o dito recipiente de reator que define uma zona de reação dentro da qual há um leito de catalisador que compreende partículas de catalisador, cujo leito de catalisador inclui um sensor de RFID que é conectado sem fio a uma antena de leitor de RFID; transmitir pela dita antena de leitor de RFID um sinal de interrogação, que é recebido pelo dito sensor de RFID; e responsivo ao dito sinal de interrogação, transmitir pelo dito sensor de RFID um sinal de transponder de RFID que inclui informações representativas de uma con- dição de reator dentro da dita zona de reação e que é recebido pela dita antena de leitor de RFID.
15. Método, de acordo com a reivindicação 14, CARACTERIZADO pelo fato de que as ditas partículas de catalisador compreendem um componente de óxido inor- gânico e um componente de metal.
16. Método, de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito sensor de RFID compreende uma etiqueta de RFID operativamente co- nectada a um sensor que detecta a dita condição de reator e fornece uma entrada de sensor para a dita etiqueta de RFID que é representativa da dita condição de reator; e fornecer o dito sinal de transponder de RFID que inclui informações representativas da dita condição de reator.
17. Método, de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita antena de leitor de RFID é posicionada externamente ao dito recipiente de reator.
18. Método, de acordo com a reivindicação 17, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito recipiente de reator inclui meios de ingresso que fornecem comunicação de fluido para introduzir uma corrente de alimentação na dita zona de reação e meios de egresso que fornecem comunicação de fluido para remover uma corrente de eflu- ente da dita zona de reação.
19. Método, de acordo com a reivindicação 18, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita condição de reator é selecionada a partir do grupo de condições de processo que consiste em pressão, temperatura, composição química, composição de vapor e líquido, densidade, taxa de fluxo, pH, vibração, radiação, fluxo magnético, intensidade de luz e intensidade de som.
20. Método, de acordo com a reivindicação 19, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: fornecer um leitor que fornece o dito sinal de interrogação à dita antena de leitor de RFID e recebe o dito sinal de transponder de RFID da dita antena de leitor de RFID.
21. Método, de acordo com a reivindicação 20, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda: fornecer meios de computação configurados com o dito leitor; processar o dito sinal de transponder de RFID; e exibir ou fornecer informações de saída relacionadas à dita condição de reator.
22. Método, de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita antena de leitor de RFID está posicionada dentro da dita zona de reação do dito recipiente de reator.
23. Método, de acordo com a reivindicação 22, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito recipiente de reator inclui meios de ingresso que fornecem comunicação de fluido para introduzir uma corrente de alimentação na dita zona de reação e meios de egresso que fornecem comunicação de fluido para remover uma corrente de eflu- ente da dita zona de reação.
24. Método, de acordo com a reivindicação 23, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita condição de reator é selecionada a partir do grupo de condições de processo que consiste em pressão, temperatura, composição química, composição de vapor e líquido, densidade, taxa de fluxo, pH, vibração, radiação, fluxo magnético, intensidade de luz e intensidade de som.
25. Método, de acordo com a reivindicação 24, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda: fornecer um leitor que fornece o dito sinal de interrogação à dita antena de leitor de RFID e recebe o dito sinal de transponder de RFID da dita antena de leitor de RFID.
26. Método, de acordo com a reivindicação 25, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda: fornecer um computador configurado com o dito leitor; pro- cessar o dito sinal de transponder de RFID; exibir ou fornecer informações de saída relacionadas à dita condição de reator.
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