Reciprocating compressor lubrication

Figure 47: Coalescing filter (left) and coalescing filter drain sampling point (right) 
The gas conditions at this sampling location flucated between site visits with the pressure 
ranging from 78.2 to 80.3 bara (1120 to 1150 psig) and the temperature ranging from 31 to 38°C 
(87 and 100°F). Similar to the previous sampling point, the research team noted that this 
sampling location was also exposed to the ambient conditions. Thus, the temperature of the 
sampling point was documented on each visit ranging between 7.8 to 27°C (46 and 80°F) due 
to the large temperature variations between the seasons. 
4.3 - Sample Analysis 
Samples gathered from the locations mentioned above, whether filled with used lubricant or the 
compressor inlet gas, were taken back to the lab for analysis. As mentioned previously, any 
decrease in the sample’s pressure would result in a release of the dissolved gas. To take 
advantage of this, an apparatus capable of capturing the gas upon depressurization was 
designed and built. A schematic of the system is shown in Figure 48. 

---

78 
Figure 48: Sample degassing apparatus 
The analysis of the pressurized samples begins with connecting the oil containing sample 
cylinder to the bottom of the expansion tank. The system is then evacuated below 0.002 bara 
(0.024 psia) before the sample is depressurized into the enclosed, low pressure environment. 
This converts a high-pressure gas sample into a low-pressure sample or allows gas entrained in 
a lubricant sample to escape. The pressure in the system is monitored until the pressure obtains 
a constant value. At this point, a portion of the gas in the expansion tank is extracted and 
analyzed using a gas chromatograph (GC). The degassing system is then cleaned to remove 
any residual gas or lubricant in preparation for the next test. 

---

79 
4.4 
–
Lubricant Degassing Results
4.4.1 - Coalescing Filter 
The compressor inlet gas stream was characterized on each visit for comparison with the 
dissolved gas composition. Figure 49 shows the gas composition on each visit. Note that the 
gas composition was mainly methane and ethane (>96% molar). 
 
Figure 49: Gas composition at compressor inlet on each visit. Note: Scale is logarithmic to show traces of heavier 
hydrocarbons in gas stream. 
Using the methods described previously, the composition of the gas absorbed into the lubricant 
sampled from the coalescing filter low point drain was measured and the results are provided in 
Figure 50.

---

80 
Figure 50: Composition of gas absorbed in the lubricant at the coalescing filter on each visit. Note: Scale is 
logarithmic to show traces of heavier hydrocarbons in gas stream. Small error bars on 6/5 and 6/9 come from only 
having one data point. 
Comparing Figure 49 and Figure 50, it is apparent that the lubricant absorbed substantially 
more of the heavier hydrocarbons than the methane relative to the natural gas stream. Figure 
51 shows the percent change relative to the inlet gas stream. The figure shows that the lubricant 
tends to absorb higher proportions of the components heavier than methane as indicated by 
positive percentages in Figure 51. The only exception is for the pentanes measured in the 
2/27/2020 data. This is likely due to the large standard deviation of the measured gas stream 
composition on that date.

---

81 
Figure 51: Gas composition entrained in lubricant collected at the coalescing filter. Values expressed as a percentage