三相分離器采用了重力沉降分離的原理，是一種能把油、氣、水分別分離并加以計量的大型設備。該設備有兩個捕霧器，一級捕霧器負責把油氣水混合物之中的絕大部分氣體分離出來，緊接著氣體會由導管被輸送進二級捕霧器，然后和三相分離器內分離出的氣體匯合并一起由放空管線排出。剩下的就是油水分離的過程：油水混合物會到達三相分離器的內部，在預分離室開始進行初步分離，在沉降室油水層形成。為了保持一個穩定可控的油水界面，需要不斷根據情況調控導水管的高度。最后，油水分離成功，原油經隔板進入油室，污水則由導管引流入水室。

 

含水原油在加熱爐加熱之后被送入三相分離器內進行分離，首先是混合氣液的分離，氣體進入氣系統，液體則被整流到沉降室。油水混合物在經過沉降、破乳等步驟處理后分別進入油室和水室，最后從油室和水室的出口分別進入站內的油處理系統和水處理系統。而在此過程中混合物中的雜質，例如沉積的泥沙、不可利用的污油廢油，都會被各個分離室底部的排污管線隔離到污油池。