本实用新型涉及油水分离技术领域，具体涉及一种油水分离装置及应用其的酯化反应系统。油水分离装置包括：油水分离桶、油相挡板、水相挡板以及进料管路；油相挡板上开设有流油口，水相挡板上开设有流水口；水相挡板与油相挡板配合将油水分离桶分隔为依次排布的存油腔、进料腔以及存水腔；进料管路与进料腔接通，进料点的高度低于流油口高度，并高于流水口高度。实现上述技术方案，物料可以通过进料点缓慢渗入至进料腔内并与存储在进料腔内的物料混合，从而可以减小进料时物料的重力对存储在进料腔内的物料造成的扰流冲击，避免了水相与油相的分离被进料动作打破，进而减少水分在油水分离装置中的重复流转，增强油水分离效果。