一种换热分离一体化设备，由上部的换热模块和下部的分离模块贯通连接构成的一体化结构；分离模块由下降管和分离内件组成；下降管上端通过分离模块入口筒体和换热模块热侧介质出口贯通连接，分离模块筒体上端和分离模块入口筒体外壁密封连接；下降管下端安装有气体扩散器，在气体扩散器上方的下降管上间隙套装分离组件支撑框架，该分离组件支撑框架内安装分离内件，所述分离组件支撑框架的底框上设有过孔，该过孔和降液管贯通连接，降液管的另一端延伸至分离模块筒体下端的最低液位以下。本发明降低了气体温度，提高了气体干度，对下游处理设备起到了有效的保护。