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Verfahrenstechnische Probleme bei der Verfahrensentwicklung
Authors: Bartholomé E. , Hetzel E. , Horn H. Ch. , Molzahn M. , Rotermund G. W. , Vogel L. 
Published: December 2004

AbstractEine sehr wichtige Aufgabe bei der Verfahrensentwicklung ist die Ausarbeitung und Festlegung der „richtigen”︁ Reaktionsführung. Von den verschiedenen Kriterien des „richtig”︁ ist die Vergrößerbarkeit nur ein, wenn auch wichtiges Kriterium. Am Beispiel der Entwicklung eines kontinuierlichen Verfahrens zur Herstellung von Phthalimid aus Phthalsäureanhydrid und Ammoniak wird gezeigt, in welchen typischen Schritten eine solche auf die chemische Reaktionstechnik gerichtete Verfahrensentwicklung verläuft. Wichtige Merkmale der Reaktion können schon im Laboratoriumsmaßstab untersucht werden. Solche Merkmale sind Wärmetönung, chemisches Gleichgewicht und Reaktionsgeschwindigkeit. Die Laboratoriumsversuche führten zu dem Ergebnis, daß eine mehrstufige Bodenkolonne, der am Kopf geschmolzenes Phthalsäureanhydrid und im Sumpf gasförmiges Ammoniak zugeführt wird, der geeignetste Reaktor sein würde. Ein Versuchsbetrieb nach diesem Prinzip in sehr kleinem Maßstab lieferte ein Urteil über die relative Bedeutung von Reaktionsgeschwindigkeit und Stoffübergang. Aus den Ergebnissen des Versuchsbetriebes konnten alle wesentlichen Unterlagen zum Bau einer großtechnischen Anlage ermittelt werden.
Einfluß des Schweißens auf das Verformungsverhalten von Bauteilen
Authors: Erker Armin , Mayer Karl Heinz 
Published: December 2004

AbstractJe nach Art der Beanspruchung hängt die Sicherheit der Bauteile teils mehr, teils weniger von der Fähigkeit der Werkstoffe ab, Spannungsspitzen durch plastische Verformungen abzubauen und etwa entstandene Anrisse abzufangen. Sowohl die herkömmlichen Verfahren der Zähigkeitsprüfung von Werkstoffen als auch Betrachtungen nach den Grundlagen der Bruchmechanik geben bei geschweißten Bauteilen zwar wertvolle Hinweise über die Bruchgefahr, jedoch sind weitergehende Untersuchungen, insbesondere über den Einfluß sehr schmaler Zonen mit unterschiedlichem plastischem Verformungsvermögen, zur Beurteilung der Sicherheit geschweißter Bauteile notwendig.
Betrachtung einiger EDV‐Systeme für die Rohrleitungsbearbeitung
Authors: Dobrick Wolfgang 
Published: December 2004

AbstractDie Analogien im Aufbau von Isometrien‐Zeichenprogrammen werden anhand von drei ausgesuchten Programmsystemen erläutert. Es wird auf die Erfassung der Basisdaten, der Projektdaten und der erzielbaren Ausgabeinformationen eingegangen. Alle erwähnten Systeme sind Zeichen‐ und Materialerfassungsprogramme. Die Planung des Rohrleitungsverlaufs wird nicht durchgeführt.
Untersuchungen zum Dispergieren im turbulenten Scherfeld
Authors: Nagel Otto , Kürten Heribert 
Published: December 2004

AbstractAnhand der beiden Kolmogoroffschen Hypothesen wird gezeigt, daß die beim Dispergieren im hochturbulenten Scherfeld erreichbare Teilchengröße weitgehend unabhängig von den äußeren Parametern wie den Apparateabmessungen und Betriebsvariablen und der 0,4ten Potenz der Leistungsdissipationsdichte umgekehrt proportional ist. Durch Kombination mit Angaben nach Rumpf über den Bindemechanismus von Agglomeraten läßt sich ein gutes Näherungsverfahren zur Abschätzung der beim turbulenten Zerteilvorgang erzielbaren Teilchendurchmesser ableiten, seien es Tropfen, Blasen oder Agglomerat‐Teilchen.
Der derzeitige Stand der Methoden zur Bestimmung von Pulver‐Oberflächen
Authors: Orr Clyde 
Published: December 2004

AbstractBis heute läßt sich die Oberfläche disperser Feststoffe nur angenähert bestimmen. So wird die Zuverlässigkeit von Oberflächenmessungen im wesentlichen durch strukturelle Merkmale wie Mikrobrüche und Poren in den Partikeln bestimmt. Es werden brauchbare Methoden für die Messung der Oberfläche von nichtporösen Partikeln und von Partikeln mit relativ großen Poren besprochen. Weist der Feststoff Mikrobrüche auf, so kann nur die äußere Oberfläche mit bekannten Methoden ermittelt werden. Der Beitrag von Poren mittlerer Größe zur Oberfläche läßt sich bestimmen, wenn Annahmen über die Form der Poren gemacht werden. In allen anderen Fällen ist nur eine Schätzung möglich. Oberflächengebiete einer bestimmten spezifischen Zusammensetzung lassen sich nur bestimmen, wenn diese sich in ihrer chemischen Aktivität beträchtlich unterscheiden.
Stoff‐ und Wärmeübergang an umströmten Platten, Zylindern und Kugeln
Authors: Brauer Heinz , Sucker Dietrich 
Published: December 2004

AbstractGrundformen der umströmten Körper sind Platte, Zylinder und Kugel. Es ist daher wichtig, für diese Grundformen die maßgebenden Strömungs‐ sowie Stoff‐ und Wärmeübergangsgesetze zu kennen. Die Strömungsgesetze wurden in einem voraufgegangenen Bericht zusammenfassend dargestellt [1]. In der vorliegenden Arbeit werden die entsprechenden Gesetze für den Stoff‐ und Wärmeübergang mitgeteilt. Dabei wird besonderer Wert darauf gelegt, aufzuzeigen, daß die Grenzschicht‐Hypothese allein im turbulenten Strömungsbereich als Berechnungsgrundlage annehmbar ist. Im laminaren Strömungsbereich hat sie ihre Bedeutung verloren; hier liegen jetzt numerische Lösungen für die vollständigen Differentialgleichungen vor.
Reaktions‐ und verfahrenstechnische Aspekte elektrochemischer Fest‐ und Wirbelbett‐Zellen
Authors: Kreysa Gerhard , Heitz Ewald 
Published: December 2004

AbstractElektrochemische Festbett‐ und Wirbelbett‐Zellen eignen sich in hervorragender Weise für eine Anwendung bekannter verfahrens‐ und reaktionstechnischer Prinzipien aus dem Gebiet der technischen Chemie. Die Makrokinetik dieser Elektrodensysteme weist einige Besonderheiten auf, die sich auf die Vergrößerung der spezifischen Elektroden‐Oberflächen, die Intensivierung des Stofftransports und die Potentialverteilung in der Elektrode zurückführen lassen. Unter Beachtung gewisser Restriktionen, wie sie durch die wirksame Betthöhe gegeben sind, können auf der Grundlage der Theorie des Strömungsrohrreaktors brauchbare Näherungsformeln für das Scale‐up entwickelt werden. Das technische Potential von Festbett‐ und Wirbelbettzellen liegt hauptsächlich auf dem Gebiet der Metallabscheidung aus verdünnten Lösungen, Oxidation oder Reduktion von anorganischen und organischen Reaktanden niedriger Konzentration sowie der Umsetzung von Spurenbestandteilen, z. B. Verunreinigungen. Die Entwicklungsarbeiten konzentrieren sich im wesentlichen auf die Gewinnung von Metallen aus armen Erzen und Ablaugen niedriger Konzentration sowie auf die Reinigung von Abwässern.
Die Herstellungsverfahren für Propylenoxid und ihre elektochemische Alternative
Authors: Simmrock Karl Hans 
Published: December 2004

AbstractAlle derzeit betriebenen oder vorgeschlagenen Verfahren zur Erzeugung von Propylenoxid sind mit erheblichen, in molarem Verhältnis stets über eins liegenden Nebenproduktmengen gekoppelt, die das Abwasser belasten (Propylenchlorhydrin‐Verfahren), in aufwendig zu trennenden Vielstoffgemischen mit mengenmäßig nur geringem Propylenoxidanteil anfallen (Propan‐Oxidation) oder eine Coproduktion liefern, die gewichtsmäßig das zwei‐ bis dreifache der entsprechenden Propylenoxid‐Herstellung ausmacht (Hydroperoxid‐Verfahren, Peressigsäure‐Prozeß). Daraus ergibt sich, daß neben den direkten Herstellkosten die jeweiligen Absatzmöglichkeiten der Coprodukte, die Verfügbarkeit der Hilfsstoffe sowie besonders die Beherrschung der Umweltprobleme und die Anlagenkapazität die Verfahrenswahl bestimmen. Die bekannten Verfahren werden einander gegenübergestellt und schließlich gezeigt, daß im Rahmen der bestehenden Produktions‐alternativen ein elektrochemisches Verfahren, bei dem chlorbeständige Kationenastauschermembranen in der Chloralkali‐Elektrolyse eingesetzt werden, die Abwasserbelastung des Chlorhydrin‐Verfahrens durch Salze stark reduziert.
Wirkungsweise von Füllkörperschüttungen
Authors: Kolev Nikolai 
Published: December 2004

AbstractEs werden der Druckabfall, die wirksame Oberfläche und der durch die Flüssigkeitsgrenzschicht kontrollierte Stoffaustausch bei der Absorption in Füllkörperkolonnen behandelt. Eine empirische Beziehung wurde abgeleitet und in das Schaworonkov‐Modell zur Berechnung des Druckverlustes einer Kolonne mit benetzter Füllung unter und über dem Flutpunkt eingesetzt. Diese Gleichung gibt die verfügbaren experimentellen Werte für verschiedene Packungen von unterschiedlichen Materialien, für verschiedene Viskosität der Benetzungsflüssigkeit sowie für verschiedene Säulen und Rohrdurchmesser zufriedenstellend wieder. Weiter wurden das Problem der wirksamen Oberfläche von Füllkörperschüttungen und die praktischen Möglichkeiten zur Bestimmung dieser Oberfläche, unabhängig vom ablaufenden Prozeß, diskutiert. Eine Gleichung zur Berechnung des Stoffübergangskoeffizienten von Packungen aus verschiedenen Materialien und unterschiedlicher Form wird mitgeteilt, welche besser als alle bekannten Gleichungen den Einfluß der Viskosität beschreibt.
Gas/Film‐Strömung in Rohren
Authors: Blaß Eckhart 
Published: December 2004

AbstractDie Gegenstromführung von Gasen oder Dämpfen und Rieselfilmen wird in vielen Apparaten zur thermischen Behandlung oder Trennung angewendet. Denn Wärme‐ und Stoffübergangsleistung derartiger Apparate sind bezogen auf den Energieaufwand für die Gasströmung und für die Rieselfilmerzeugung im Vergleich zu anderen Trennapparaten außerordentlich groß. Die vorliegende Arbeit gibt einen Überblick über den gegenwärtigen Stand der Berechenbarkeit von Strömung, Wärme‐ und Stoffübergang in Rieselfilmapparaten. Es werden die stationäre Rieselfilmströmung ohne und mit Gegenstromführung von Gasen, die untere und obere Betriebsgrenze, der Wärmeübergang zwischen nichtsiedenden und siedenden Rieselfilmen und Rohrwand sowie der Wärme‐ und Stoffübergang zwischen Rieselfilm und Gas behandelt.
Die Berechnung der Eigenschaften von Gasen und Flüssigkeiten nach der Molekularen Theorie—Stand des Wissens und Anwendungen in der Verfahrenstechnik
Authors: Lucas Klaus 
Published: December 2004

AbstractDie theoretische Berechnung von Stoffeigenschaften geht vom molekularen Zustand des untersuchten Systems aus. Die Grundgleichungen und Annahmen der Molekularen Theorie werden zusammengestellt und ihre Anwendungen auf für den Verfahrensingenieur interessante Fälle diskutiert. Das schwerwiegendste Hindernis für die praktische Anwendung besteht in der unvollständigen Kenntnis über die intermolekulare Kraftwirkung und ihre Auswirkungen auf das molekulare Geschehen. Nur für vergleichsweise einfache Fälle ist daher eine Berechnung der Stoffeigenschaften aus den theoretischen Gleichungen allein möglich. Für die praktisch wichtigeren komplizierten Anwendungsbereiche liefert die Theorie jedoch zumindest die Struktur der Beziehungen, vermindert den erforderlichen Umfang an experimentellem Material und erlaubt eine physikalisch sinnvolle Extrapolation über den durch Meßwerte belegten Bereich hinaus.
Berechnung von Flammen und Feuerungen
Authors: Günther Rudolf 
Published: December 2004

AbstractMathematische Modelle von Feuerungsanlagen müssen aus vier Teilmodellen bestehen, welche das System Flamme/Abgas, das Wärmgut, die Anlage und den Wärme‐ und Stoffaustausch zwischen diesen drei Partnern abbilden. Die bisher bekanntgewordenen Modelle behandeln überwiegend den Wärmeaustausch, vielfach auf Grund geschätzter oder gemessener Eigenschaften des Flammensystems, daneben werden teilweise die Vorgänge im Wärmgut behandelt. Ein umfassendes Flammenmodell, wie es für die nächsten Jahre zu erwarten steht, wird recht aufwendig sein. Von Möglichkeiten der halbempirischen Abbildung wird noch nicht genügend Gebrauch gemacht. Der Strahlungsaustausch läßt sich für langgestreckte Anlagen mit Flußmodellen darstellen. Bei anderen Geometrien scheint nur die Zonenmethode zum Erfolg zu führen und auch diese nur mitsehr großm Rechenaufwand. Am aussichtsreichsten scheint es zu sein, anlagenspezifische Teilaufgaben genau zu behandeln, Tendenzen mit stark vereinfachten Modellen zu verfolgen und mit ausgewogenen Modellen zu Anlagen zunehmender Kompliziertheit fortzuschreiten.
Zum Problem der Entgiftung cyanidhaltiger Abfälle—eine Übersicht
Authors: Roos Hans , Schmidt Max 
Published: December 2004

AbstractDie Einarbeitung in das Problem der Vernichtung von Cyanid‐Abfällen unterschiedlichster Herkunft gestaltet sich aufgrund des großen und weit gefächerten Literaturangebotes außerordentlich aufwendig. Besonders unter chemischen Aspekten ist der Versuch einer möglichst quantitativen Erfassung der Literatur als Ausgangspunkt für eine ernsthafte Beschäftigung mit den Beseitigungsmöglichkeiten für Abfallcyanide wünschenswert. Hierzu soll ein knapper Überblick über die Grundlagenchemie der beschriebenen Verfahren in systematischer Form beitragen, der als Ergebnis einer ausgedehnten Literaturstudie mit ca. 750 Literaturzitaten erstellt wurde. Die große Anzahl der Publikationen reduziert sich auf relativ wenige Lösungsmöglichkeiten, die für den Chemiker nur begrenzt Neuansätze zeigen.
Ein neues Steam Reforming‐Verfahren für hochsiedende Kohlenwasserstoffe
Authors: Tomita T. , Kitagawa M. 
Published: December 2004

AbstractEs wurde ein neues, kontinuierlich arbeitendes Steam Reforming‐Verfahren, der THR‐Prozeß, entwickelt und seit Oktober 1973 in einer Pilot‐Anlage mit Erfolg angewendet. Ohne eine Vorbehandlung des Einsatzstoffes, wie z. B. Entschwefelung oder Demetallisierung, lassen sich zahlreiche Kohlenwasserstoffe einschließlich Naphtha, Rohöl und atmosphärische bzw. Vakuumrückstände kontinuierlich mit Hilfe des neuentwickelten Katalysators T‐12 vergasen. Von den zahlreichen denkbaren Anwendungsmöglichkeiten des THR‐Verfahrens wurden die Wasserstoff‐Produktion aus Bunker C‐Öl und die Gewinnung von schadstofffreiem Brenngas aus Rohöl untersucht, wobei auch Wirtschaftlich‐keitsbetrachtungen durchgeführt wurden. Es ergab sich, daß das THR‐Verfahren wirtschaftlicher arbeitet als die partielle Oxidation. Wenn das Verhältnis der Preise von Naphtha und Rohöl einen bestimmten Wert überschreitet, ist das THR‐Verfahren zur Herstellung von schadstofffreiem Brenngas wirtschaftlicher als der konventionelle Steam Reforming‐Prozeß.
Der Einfluß von Tensiden auf die Benetzung
Authors: Van Voorst Vader Frederik 
Published: December 2004

AbstractEine Zugabe von Tensiden zu einem benetzten System ändert die Grenzflächenspannungen, dessen Phasengrenzen und damit den Kontaktwinkel. Die hierbei geltenden Gesetzmäßigkeiten werden an Hand von Diagrammen der Benetzungsspannung gegen die Grenzflächenspannung erlätert. In den meisten Fällen bestimmen das Substrat und die benetzende Flüssigkeit, ob eine Tensid‐Zugabe die Benetzung verbessert oder verschlechtert. Die Art des Tensids bestimmt die Zusatzmenge, welche für eine bestimmte Änderung des Kontaktwinkels erforderlich ist. Die gefundenen Gesetzmäßigkeiten werden an einigen Beispielen erläutert.
Mathematisches Modell für die Vergasung und Verbrennung von Steinkohle unter Druck
Authors: Schlich Elmar , Köhne Heinrich 
Published: December 2004

AbstractBei der Druckvergasung der Steinkohle wandert die Kohle im Reaktor nach unten und wird vom entgegenströmenden Gas getrocknet, entgast, vergast und anschließend verbrannt. Vergasungsmittel ist ein Luft/Wasserdampf‐Gemisch [1].
Die Apparate‐ und Anlagentechnik in der Ausbildung von Verfahrens‐ und Apparateingenieuren
Authors: Gelbe Horst 
Published: December 2004

AbstractDie industriellen Aufgabenstellungen bei der Entwicklung und Planung sowie dem Bau und Betrieb von Anlagen und die daraus folgenden Anforderungen an Verfahrensingenieure werden beschrieben. Hieraus leiten sich die Zielsetzungen des Fachgebietes Apparate‐ und Anlagentechnik für die Ausbildung von Verfahrensingenieuren ab. Auf die Problematik bei der Ausbildung von Apparateingenieuren wird gesondert eingegangen.
Projekt‐Management im Chemie‐Großanlagenbau
Authors: Brill Bruno L. 
Published: December 2004

AbstractDer Chemie‐Großanlagenbau auf internationaler Ebene stellt besondere Anforderungen an das Projekt‐Management. Die Aufgaben gehen hierbei weit über die Auftragsdurchführung bei einer komplexen Prozeßanlage hinaus. Weltweiter Einkauf mit den sich daraus ergebenden Termin‐ und Qualitätsfragen, Infrastruktur‐Probleme sowie Finanzierung und Transport‐Probleme müssen neben der eigentlichen Projektdurchführung bewältigt werden. Diese Aufgaben lassen sich nur mit einer Projektführungsgruppe unter einem erfahrenen Projektleiter bei konsequenter Anwendung der modernen Projektführungsmethoden erfolgreich lösen. Aus der Gegenüberstellung der Entwicklung der Projektführung in der amerikanischen und der deutschen Großchemie wird die Stellung des Projektleiters und seiner Projektgruppe erläutert. Der Begriff „Großobjekt”︁ wird definiert, ferner werden die Aufgaben und die Arbeitsweise einer Projektgruppe über die gesamte Laufzeit eines Großprojektes dargestellt. Praktische Beispiele gehen auf die Probleme in der Zusammenarbeit von mehreren Ingenieurunternehmen an einem Großprojekt ein. Die Kontrolle von Arbeit, Terminen, Kosten und Qualität sowie das hierfür notwendige Informationssystem werden behandelt. Außerdem werden die Möglichkeiten der EDV‐Nutzung im Projekt‐Management behandelt.
Partikelgrößenanalysen < 10 μm Meßmethoden und Schwierigkeiten
Authors: Polke Reinhard , Rieger Reinhold 
Published: December 2004

AbstractParticle size analysis of particles < 10 μm – methods and difficulties. A review of possible methods for the determination of particle size distributions in the range < 10 μm is presented. Important factors regarding the specimen dispersion are dealt with, particularly those which must be taken into consideration in the “fines” region, and the limits and difficulties of individual analytical equipment are illustrated with the aid of examples. Finally, analytical results obtained by various methods of measurement are compared and the criteria of assessment such as operational possibility and costing are discussed.
Die On‐Line‐Messung von Partikelgrößenverteilungen in Gasen und Flüssigkeiten
Authors: Leschonski Kurt 
Published: December 2004

AbstractOn‐line measurement of particle size distribution in gases and liquids. The importance of rapid response and on‐line analyses of particle size distributions is becoming increasingly important in industry for the continuous supervision of product quality and the control of production processes. Instrument manufacturers already offer a considerable number of rapid response devices which can be used for systems with extremely low solids concentrations as well as for the analysis of bulk material and highly concentrated suspensions and aerodispersions. Some of these instruments are already superior to older methods of analysis. They not only save time and labour but have also opened a new dimension in direct supervision and control of production processes. This paper surveys the most important on‐line measuring techniques and instruments.
Anlagensicherung heute — die Problematik erzwingt neue Lösungskonzepte
Authors: Strohrmann Günther 
Published: December 2004

AbstractPlant safety today – Problems require new solution strategies. The importance of plant safety has increased considerably in recent years because larger and larger plants are being built which are frequently also operated at extreme conditions. The residual risk involved in the operation of chemical plant must be accepted by society. Measures for reduction and quantification of the residual risk are presented.
Teilkondensation und nichtadiabate Rektifikation binärer Gemische in Füllkörperrohren
Authors: Blaß Eckhart , Sauer Harald 
Published: December 2004

AbstractPartial condensation and non‐adiabatic rectification of binary mixtures in packed columns. Vertical tube assemblies are preferred for partial condensation of vapour mixtures. The mixture of vapours is fed through the tubes in countercurrent flow to the falling condensate, while coolant flows through the jacket. Only with very large ratios of length L to diameter d of the tubes, i.e. L/d 200, does the separatory effect of partial condensation, owing to rectification mass transfer between the phases, exceed the enrichment effect of partial condensation. Use of ring‐shaped packings drastically reduces the characteristic diameter, so that the additional separatory effect occurs at relatively short tube lengths. In the present paper, experimental results concerning the separation efficiency of tubes packed with Raschig rings for non‐adiabatic rectification and partial condensation of the “negative” binary mixture n‐heptane/benzene are reported and evaluated with the aid of the extended two‐film theory. It is found that the resistance to mass transfer averaged over the length of the tube lies entirely on the liquid side on non‐adiabatic rectification. Correlation of the Sherwood number of the condensate taken over the length of the tube and the condensate loading clearly shows that the usual calculation of partial condensation with average total mass transfer coefficients does not give physically meaningful results in the case of liquid‐side resistance to transport. Calculating procedures which account for the variation of the partial mass transfer coefficients along the tube should lead to improved evaluation or prediction of separation efficiency.
Berechnungsmöglichkeiten für Dampf/Flüssigkeits‐Gleichgewichte
Authors: Onken Ulfert 
Published: December 2004

AbstractPossibilities of calculating vapour/liquid equilibria. In calculations on vapour/liquid equilibria, the real mixing behaviour can generally be described by the liquid phase activity coefficients alone at pressures up to a few bar. Thermodynamically based relationships are available for these activity coefficients and for correlation of experimental equilibrium data. Those based on the principle of local composition permit description of many‐component equilibria in terms of binary data alone. The activity coefficients of systems for which no experimental data are available can be predicted by the UNIFAC method which has been developed on an broad front in recent years. A fundamentally different way of calculating vapour/liquid equilibria starts from an equation of state for each of the phases: models of this kind are used mainly for representing equilibria at higher pressures.
Informations‐ und Datenverarbeitung im Apparate‐ und Anlagenbau
Authors: Futterer Eberhard 
Published: December 2004

AbstractProcessing of information and data in construction of equipment and plant. Computers are playing an everincreasing role in plant construction. Partly integrated programming solutions have meanwhile become available for many sectors of the engineering and commercial sides of plant design. The design and construction of larger plants, which because of the necessity to save on energy and raw material consumption and to conform with ecologically unobjectionable standards are becoming more and more complex, is virtually impossible without the aid of computers. And this development trend is still continuing. At present efforts are mainly directed at the use of computers in the preparation of engineering drawings and to the assembly of partly integrated processing steps of larger integrated complexes. Projects of this nature are often beyond the capabilities of individual firms and demand cooperative development. Apart from a few exceptions, electronic data processing has not been exploited in plant construction beyond the commercial side. Even NC machines are frequently not employed in plant construction, mainly because of the custom‐built nature of the components. Essential rationalization even in this area poses the question of the extent to which a wider use of electronic data processing might be helpful.