本发明提供了一种层流分离装置，包括聚结管、设置在聚结管上方的分离管，以及设置在分离管上方的排出管。聚结管和分离管之间通过第一连通管组彼此相连，分离管与排出管之间通过第二连通管组彼此相连。聚结管、分离管和排出管大致平行且间隔开地布置，并且均螺旋式地延伸，从而整体上形成一个螺旋式结构。待处理的油水混合液经第一管线进入聚结管，经处理后通过第一连通管组进入到分离管进行层流分离。所分离的油相通过第二连通管组进入排出管后经第二管线排出，所分离的水相从分离管经第三管线排出。本发明还提供了一种包括这种层流分离装置的油水混合液处理设备。