三相分离器采用了重力沉降分离的原理，是一种能把油、气、水分别分离并加以计量的大型设备。该设备有两个捕雾器，一级捕雾器负责把油气水混合物之中的绝大部分气体分离出来，紧接着气体会由导管被输送进二级捕雾器，然后和三相分离器内分离出的气体汇合并一起由放空管线排出。剩下的就是油水分离的过程：油水混合物会到达三相分离器的内部，在预分离室开始进行初步分离，在沉降室油水层形成。为了保持一个稳定可控的油水界面，需要不断根据情况调控导水管的高度。最后，油水分离成功，原油经隔板进入油室，污水则由导管引流入水室。

 

含水原油在加热炉加热之后被送入三相分离器内进行分离，首先是混合气液的分离，气体进入气系统，液体则被整流到沉降室。油水混合物在经过沉降、破乳等步骤处理后分别进入油室和水室，最后从油室和水室的出口分别进入站内的油处理系统和水处理系统。而在此过程中混合物中的杂质，例如沉积的泥沙、不可利用的污油废油，都会被各个分离室底部的排污管线隔离到污油池。