選擇封閉系統液體分裝用于散裝容器的10大理由
Thomas A. Braun 著
業務經理 -
化學品與包裝產品部門
Colder Products Company -
美國明尼蘇達州，圣保羅市
無論盛裝的液體是否有害，采用封閉式系統分裝都能夠為相關人員和工藝帶來顯著的經濟、安全和環境效益。無時不刻，都有數以百萬計的桶裝液體和IBC集裝桶往來全球各地，將包括食用油、調味品、清潔劑、溶劑或者諸如硫酸或氫氧化鉀之類的危險介質在內的所有物質運往各處。這些容器為各行各業提供了一種有效方式，用于生產商/制造商以及配制商交付散裝液體成分和產品，由他們將散裝液體原料和產品包裝好后交付給終用戶，而終用戶又將這些液體分裝入更小的容器或設備中，用于終應用工藝。
在歷史上，簡單的輸送方法是采用“開放式”分裝系統 —— 也就是只用一個龍頭把液體從原來的裝運容器中倒入桶中。然而，這種方法通常骯臟不堪，而且會有液體飛濺和溢出的風險，使操作人員和環境遭受液體介質及其所產生煙氣的潛在危害。參見圖1。
各行業常用的另一種方法是采用“半封閉”分裝系統，通過可連接搖桿或者電動/氣動螺桿式輸送泵，用“插入式汲取管”從垂直容器中汲取內容物。參見圖2。 
盡管這種方法的考慮方向是正確的，但是半封閉分裝系統通常是不密封的，因此其中的化學品可能會散發出危險煙氣，因而對工作場所的空氣造成污染。此外，采用半封閉方法時，每當一個新桶中的液體抽完之后，操作人員都需要插入和拆除汲取管——因此在這種方法下，操作人員們在轉運過程中仍然會接觸到滴液、泄漏和煙氣。
第三種液體分裝方法是采用“密閉式”或密封式系統。與開放式或半密閉式方法相比，這無疑是一種更安全的方法。密閉系統采用抽吸泵從容器中抽吸液體，并送入終工藝。參見圖3。
密閉系統包括三大部分。參見圖4。
 
■ 汲取管總成: 汲取管總成一般包括一個“桶塞”和一根伸到容器底部的中空“下插管”或“吸管”，“桶塞”配有一個螺紋塞，取代了標準塞孔用塞子。汲取管由桶制造商預先安裝或者由分裝商在灌裝時安裝。終用戶也可以選擇在將容器運到終工藝地點之前，在一個安全區域安裝汲取管。
■ “分裝頭”或“分配頭”: 這種接頭容易被接到容器上，便于在終用戶現場分裝介質。接頭通過軟管或導管與抽吸泵相連，抽吸泵負責向終用戶的工藝輸送介質。
■ 抽吸泵: 設計合理的系統可以和任何抽吸泵接口連接，因此幾乎任何類型的抽吸泵（離心泵、隔膜泵、齒輪泵、葉輪泵、蠕動泵、計量泵及配比泵等）都可以和密閉式系統配套使用。
不論是有害液體還是無毒害液體，采用密閉式系統分裝可以為所有行業帶來益處，無論是制造商、承運人、包裝商還是終用戶都可以從中獲益。以下為選擇或指定密閉分裝系統用于散裝液體容器的10大理由。
1. 確保操作人員的安全
對于操作人員而言，采用密閉式分裝系統更安全，因為這種系統能夠避免操作人員在存放、轉運和處置的過程中與有害液體接觸。OSHA（美國職業安全和健康署）以及其他健康和安全組織紛紛采取積極措施，以減少相關人員和工作環境的化學品接觸。對安全考慮的更多關注，推動了向可以防止操作人員與化學品發生接觸的系統轉變的趨勢。密閉系統的汲取管預先被安裝在溶液桶上，因此容器內容物與操作人員或環境發生接觸的可能性得以限制。作為更進一步的保護方法，還可以在汲取管總成上配置各種類型的運輸用塞子，實現以安全的方式處理由高蒸汽壓力介質、海拔變化或與灌裝時溫度不同的溫度值所造成的內部壓力。
2. 保持介質純度、防止等級下降
許多行業和應用場合都要求采用密閉的方式運輸和分裝化學品，以免發生污染。半導體和生命科學行業是先開始采用完全密閉式系統的行業。在這兩個行業的高敏制造工藝中，即使只有一丁點的灰塵或異物都有可能造成相當巨大的損失。從起始點到介質運輸再到各使用點，密閉式系統可以很好地保持化學品的純度。參見圖5。
3. 材料使用成本效益大化
設計優良的密閉式分裝系統還可以將桶或IBC中型散裝容器完全抽空 （99%以上），實現終用戶所購全部材料的有效使用。如果桶內介質價格昂貴或者介質為有害物質，處理較為困難和/或費用高昂，則密閉式系統的這一優點顯得尤為重要。實現接近100%的介質分裝一般有兩種方法可選:
■ 采用比桶高度稍長一點的撓性汲取管，這樣在安裝過程中，汲取管會彎曲，到達桶底部外緣處。參見圖6。然后，當溶液桶快要被抽空時，可以在桶的另一側插入一塊簡易薄墊片，將桶完全抽空。
■ 汲取管底部裝有一個褶皺式波紋管裝置，用于保持溶液桶底部和汲取管之間的接觸。參見圖7。
在提高排空效率、減少廢棄物和降低處置相關成本方面，這兩種方法都是卓有成效的。但是，褶皺式波紋管的成本較高，原因如下：
a) 需要附加配件（波紋管）；
b) 需要用更大/更硬的汲取管來壓縮褶皺式波紋管；
c) 需要增加勞動力將波紋管組裝到汲取管上。
4. 防止誤接
密閉分裝系統上還具備可選功能，有助于防止發生誤接。這些可選功能包括色標、物理鍵和RFID（無線射頻識別）技術或者三者兼備。可以在分配頭上和汲取管總成內安裝顏色識別帽，這樣就很容易將分配頭與正確的桶或IBC中型散裝容器匹配。參見圖8。如果使用多個桶盛放不同產品，色標可以將誤接的風險降至低，以免對工藝造成破壞或者導致重大污染。
5. 降低清理費用
密閉分裝系統能夠防止在使用點發生溢出，因此可以避免費用高昂的清理作業，而且這種清理作業有時候是有危險的。參見圖9。密閉式系統不僅可以省掉與清理相關的直接費用，而且無需從較重要的生產活動中轉移人員參與相關處理，以免造成生產力的損失。此外，桶和汲取管總成通常可以作為一個單元回收使用，無需安排人力和水資源對桶進行清潔，因此不會產生廢水。
6. 降低處置成本
聚乙烯桶或IBC中型散裝容器預先裝有聚乙烯汲取管總成，形成一個完整的整套裝置，可以安全、徹底注滿和抽空，并作為一個單元回收使用。將桶抽空并在汲取管總成內塞入運輸用塞子后，即可以將整套裝置安全運送至回收站。密閉式分裝系統能夠抽空桶內99.9%的介質，因此可以省去或降低有害廢棄物處置的額外費用。
7. 支持可持續發展計劃
當今，許多公司都在環境和社會責任方面做出了正式承諾，采用密閉系統化學品分裝技術能夠為這些目標助力，幫助各組織實現如下指標:
■ 零職業疾病
■ 零排放
■ 零報告事件
■ 持續提高能源和水資源的使用效率
■ 持續降低垃圾產生量、能源和水資源的使用量
■ 有意識地設計可循環使用、再回收或者可以采用再生材料制造的產品
■ 提供符合客戶和社會要求的更安全解決方案
8. 通過UN/DOT認證
按照EPA（環境保護署）的規定采用油桶、溶液桶或IBC中型散裝容器運輸有害物質時（HAZMAT），則整套裝置（容器和封閉裝置）都必須通過CFR178規定的DOT檢測方案，以確保運輸過程中介質的安全。在采用預先安裝汲取管作為封閉裝置的情況下，尤其應該如此。包裝商可以選擇符合這些標準的汲取管總成。
9. 符合潔凈室應用的需求
對于執行嚴格的潔凈室制造標準的行業而言（如半導體、太陽能和生命科學行業），密閉系統分裝能夠使之從中收益，因為汲取管總成和分配頭配件可以在符合特定應用要求的潔凈室條件下組裝。此外，組裝而成的密閉系統分裝裝置有助于確保從起始點到使用點整個過程中內容物的純度。
10. 控制成本
便利性和安全性是液體分裝的兩大重要目標，而實惠性同樣也具有關鍵意義。這也正是DrumQuik的桶塞和汲取管幾乎完全采用高密度聚乙烯（HDPE）制造的原因，（DrumQuik是實惠、且應用廣泛的密閉式分裝系統之一）。HDPE經濟實惠，通過FDA認證，適用于食品工藝流程。具有耐用性，能夠抵抗各種工業化學品的腐蝕。由于絕大多數油桶、溶液桶和IBC中型散裝容器都是采用HDPE制成，因此整個總成很容易回收使用。對于HDPE容器的大量用戶而言，成本的節約和密閉系統分裝的投資回報很快就可以實現。對于要求使用不銹鋼或進口聚合物汲取管或分配頭的其他應用場合而言，材料價格將明顯提高，但是在其他收益方面，密閉系統分裝所產生的效益可能仍然要超出投入。
結語
如今，無論是危險品行業還是非危險品行業的化學品包裝商和終用戶都深知自身的職責，并且越來越多的包裝商和終用戶都開始在化學品管理解決方案中采用密閉系統。密閉式分裝系統在一次性桶中采用預先安裝的汲取管總成，在本質上是更安全的，而且具有耐用性、可靠性和實惠性的特點。后一項特質 — 實惠性 — 往往是決定這種安全便利的系統能否廣泛應用的關鍵因素。盡管開放式和半開放式系統仍將繼續使用，桶的制造商們可以在產品上預先安裝汲取管總成來提供低成本的密閉分裝系統，以此提高客戶對產品的認可。同樣，通過預先安裝同客戶青睞的分配頭相配的汲取管，以此來提高產品的安全性和認可度。后，終用戶將從密閉分裝系統中獲益，包括操作人員和環境安全的提高、容器排空效率的提高、清理/處置成本的降低、以及對可持續發展和為締造一個更潔凈的世界所做的貢獻。
密閉系統分裝的選擇與安裝
可以由桶或IBC制造商、化學品制造商或者終用戶決定是否使用密閉系統分裝。桶或IBC制造商可以在向客戶發貨之前，將低成本汲取管總成預先安裝在空容器上。或者由化學包裝商在將容器發往客戶之前，將汲取管總成安裝在裝滿液體的容器上。配備相關設備、能夠以安全的方式處理相關材料的終用戶也可以選擇在使用之前在現場安裝汲取管。總之，無論是在哪一階段安裝集成式密閉分裝系統，這種理想的系統都能夠防止相關人員和環境接觸化學品，而且易于使用，可以提高所有相關方的收益率，如桶制造商、化學品包裝商和終用戶等。
DrumQuik接頭的特征
理想的溶液桶蓋和終用戶管道之間的接頭包括這四大特征，而Colder Products Company提供的DrumQuik分裝系統正具備了四大特征：
1. 內置截止閥。從容器上斷開時（更換或者存放過程中），介質不會滴落和溢出。
2. 液體出口，有各種“接頭”可選，能夠輕松和系統管道相連。
3. 獨立的排氣口。這樣在液體從容器中排出的同時，有補充空氣進入容器。該出口也可以連接惰性氣體覆蓋層，如氮氣、二氧化碳或氬氣，用于保護氧敏介質，如食用油或微電子、太陽能和制藥行業所用的高純度化學品。
4. 在保證無泄漏的同時，分配頭能夠以簡單和牢固的方式與桶塞快速連接和斷開。終用戶可以通過鍵控系統，采用目測（色標）和/或機械方法防止不兼容介質的意外誤接。
Colder Products Company：
Colder Products Company是全球領先的快卸接頭供應商，產品應用于生命科學、工業和化學品處理等市場。Colder創建更清潔、更快速、更安全和更智能的連接。公司總部設在美國明尼蘇達州圣保羅市。Colder是一個Dover公司的子公司。CPC is the leading provider of quick disconnect couplings, fi ttings and connectors for life sciences, specialty industrial and chemical handling markets. Used in a broad range of applications,innovative coupling and connection technologies from CPC allow fl exible tubing to be quickly and safely connected and disconnected.
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