目前,开发洁净燃料油生产技术中以费托合成（Fischer-Tropsch Synthesis）技术最受瞩目,而费托合成分离装置中存在着结蜡堵塞、分离性能不佳等问题,严重制约了费托合成装置的长期安稳运行,已成为装置满负荷运行的瓶颈。本文提出了一种适合其操作参数的多旋臂气液旋流分离装置（GLVS,multi-swirl Gas-Liquid Vortex Separator）,并在一套Φ500 mm的大型冷模实验装置上,通过实验的方法测量了分离空间的气相速度流场、压力流场、气液分离效率和压降来研究GLVS的分离性能,并根据实验结果和现象进行了相应的结构优化。实验结果表明,隔流筒和隔流盖板结构会在加剧流体湍流强度的同时引起液滴的大量夹带,不利于分离过程的进行,因此,不适合气液分离装备。拆除后,总压降降低50%,分离效率提升10%,并在旋流头顶部形成了一个动态平衡的水环结构,在一定程度上增加被夹带的液滴形成大液滴或进入液流的可能性。旋流头内插深度的增加可以使出口管（水平）远离液滴弹溅区,加大了气流直接将液滴夹带出装置的阻力,从而可提高分离效率。旋流臂长度的适量缩短,能够在旋流头附近有效减少气流对液滴的破碎作用,对分离设备在高浓度操作时的分离效率有明显的提升,同时能够减小旋流头区域内截面平均气速,摩擦损失减小,总压降降低。短旋流臂结构适合于在高浓度、高气速的操作条件下进行气液分离,同时增加旋流臂数量可以提升在低气速工况的分离性能,使分离性能更加稳定,但会使装置总压降平均升高约12.3%。此外考察了分离器内部的速度分布和压力分布,研究发现,GLVS系统凭借旋流头结构能够产生较强的离心力场。在旋流臂喷出口上方的封闭罩边壁处存在一个环状的气流滞止区,其内部的气流具有很高的切向速度,而轴向速度接近于零。分离区内的切向速度由内、外旋流组成,轴向速度可分为上、下行流区,气相流场的相似性和轴对称性良好。下行气量会随轴向高度的降低而逐渐减小,并且旋流臂出口速度越小,下行气量的衰减速度越快。通过研究GLVS系统的内部流场规律,为进一步结构优化和工程设计提供参考。