聚结分离器主要是为油液分离设计的，它含两种滤芯，即聚滤芯和分离滤芯。在油品除水系统中，油品流入聚结分离器后，首先流经聚结滤芯，聚结滤芯滤除固体杂质，并将极小的水滴聚结成较大的水珠。绝大部分聚结后的水珠可以靠自重从油中分离除去，沉降到集水槽中，然后油品又流过分离滤芯，由于分离滤芯具有良好的亲油憎水性，从而进一步分离水分，最终洁净无水的油品流出聚结分离器。油品先由进口管进入过滤器壳体的下部，然后从外向内流过滤芯，这时较粗的颗粒便会立即沉淀下来，由排污阀放出，较小的颗粒被滤芯拦截。最后洁净的油品经滤芯托盘汇集后，由出口管流出聚结分离器，随着被处理油量的增加，沉积在滤芯上的污染物会引起聚结器压差的上升。当压差上升到0.15Mpa时，说明聚结滤芯已被堵塞，应予更换。油液从聚结分离器进油口流入一级托盘，然后分流于一级滤芯内部，经过过滤、破乳、水分子长大、聚结的过程，杂质截留在一级滤芯内，聚结的水珠沉降于沉淀槽中，油品从外向内进入二级滤芯，汇集于二级托盘内，从聚结分离器出口流出。二级滤芯的材料具有憎水性，油品能够顺利通过，游离水则被挡于滤芯之外，流入沉淀槽中，通过放污阀排出。

       在油液聚结分离器内部装有两种专门针对烃类介质脱水的滤芯，聚结滤芯和分离滤芯，当介质流经其内部需经过过滤、聚结、沉降、分离四个过程，从而实现脱掉介质中水份、碱液及溶于水的有机酸盐等。介质首先从内到外流经聚结滤芯，该滤芯具有特殊的过滤、聚结水份双重功效。聚结滤芯最内层的高精度过滤层，有效拦截介质中的颗粒杂质，尤其是拦截对稳定乳化状态明显的氧化铁、硫化铁等杂质，有利于后续破乳及聚结功能。经过过滤以后的介质随后进入聚结滤芯的破乳聚结层。破乳聚结层中的特殊材料对介质进行破乳，将介质中的微小的、游离的水聚结出来，并在其表面凝结为水珠。大水珠依靠自身重力沉降到集水槽，尺寸较小的水珠会随介质一起流向分离滤芯。分离滤芯是由技术材料制成，具有良好的憎水性能，当介质从外向内流经分离滤芯时，只让介质通过，小水珠被有效地拦截在滤芯外面，而聚结成大水珠沉降，从而进一步分离掉水份。为了延长聚结分离器中聚结滤芯的使用寿命和提高脱水效率，推荐在聚结分离器前加装一台预过滤器。预过滤器的目的主要是用来滤除介质中较大的固体颗粒杂质和氧化铁、硫化铁等有害杂质。每台装置都设计有旁路，便于在更换设备滤芯时，保证系统连续工作。每台装置底部都设计有排污口，有利于污物排出及分离出的介质回收利用。