本发明属于油田地面CO2驱采油工艺的气液分离技术领域，具体涉及一种CO2驱采出液管道式气液分离的装置及方法。该装置包括水平入口管、气液预分离装置、旋流装置、液膜导出装置、气体细分离装置、储液装置、S型管、干气出口管以及产液排出管。该装置采用旋流器使得管内气液两相形成相分隔，而通过设置与液膜螺旋流动方向相切的取液口，显著减小了液膜导出的流动阻力，保证了薄液膜能从管道内直接分离出来；通过预分离结构扩大了装置的适用气液范围，切向取液法提高了分离效率，实现了气液两相流流体在管道内的高效分离，满足了CO2驱采油工艺系统运行要求。