本发明公开了一种稠油分级除砂去氯一体化系统及方法，系统包括大罐沉降装置、集砂装置、旋流除砂器和油水分离装置，大罐沉降装置上部开设原油通道出口，下部开设原油通道进口，原油通道出口和原油通道进口之间设置砂砾滤网；大罐沉降装置连接旋流除砂器，旋流除砂器连接集砂装置，油水分离装置分别连接集砂装置和旋流除砂器的进水口；旋流除砂器中设置套管，套管内部的下半部分放置除氯剂，除氯剂外部设置有滤网，套管底部设置套管出口，套管出口连接油水分离装置的油水混合物进口，套管外部空间从上往下依次分为导流腔、除砂腔和排砂腔，分别利用大罐重力沉降、离心作用、化学‑水洗等方法对原油进行分级除砂并同时降低原油酸性和腐蚀性。