本发明涉及费托合成领域，公开了费托合成反应器全组分在线取样分离装置和方法。该装置包括分别带有伴热部件的进料单元、闪蒸单元和取样单元，进料单元与费托合成反应器的取样口连通，用于取出费托合成反应器的全组分样品；闪蒸单元包括顶部入口处安装有过滤器以及内部设置有冷却器的闪蒸罐，闪蒸单元与进料单元相连通，用于将全组分样品中的气体、轻油、固态催化剂、蜡和水进行分离；取样单元与闪蒸单元相连通，分别取样；伴热部件用于对进料单元、闪蒸单元和取样单元进行加热，使装置内的流体处于流动状态。通过本发明的装置和方法可以将费托合成反应器的全组分样品进行分离，分别得到气体、水、油、蜡和固态催化剂五种组分的样品。