本发明专利属于石油化工油水分离领域，公开了一种应用于烷基化装置的高效聚结分离设备，包含壳体和壳体内部分。所述壳体上设置有混合液入口部分和水（酸）相出口部分、油相出口部分。所述混合液入口部分设置液体分布器，所述油相出口部分设置集油室，集油室上设置油相出口。所述壳体内由混合液流动方向分别设置有整流均布器、粗粒化聚结段、改性波纹强化分离段、纳米纤维深度分离段，并在壳体内设置界位计。本发明专利将浅池原理和粗粒化技术结合起来，具有很高的油水（酸）分离效率。与现有的单一填料油水分离设备相比较，具有分离效率高，处理能力强，操作弹性大，占地面积和设备一次性投资低等明显特点。