本实用新型公开了一种烷基磺酸的合成装置，烷烃、SO3、亲电子引发剂依次进入串联的两个反应器中进行两级反应，二级产物包括反应生成的烷基磺酸、未反应的烷烃、未反应的SO3、亲电子引发剂。二级产物进入闪蒸罐，同时将硫酸水溶液也输送进闪蒸罐中，未反应的烷烃由闪蒸罐顶部采出后返回一级反应器中循环利用，未反应的SO3与硫酸水溶液中的水进行反应生成硫酸，硫酸再溶于硫酸溶液中形成浓缩酸与烷基磺酸、亲电子引发剂一起由闪蒸罐底部采出送进分离塔中进行分离。高纯度的烷基磺酸由塔顶采出，浓缩酸和亲电子引发剂由塔底采出后返回一级反应器中循环利用。