本实用新型涉及一种汽油烷基化脱硫装置，催化蒸馏塔分为反应段、精馏段和提馏段；反应段装填催化剂；精馏段和提馏段装填不锈钢三角螺旋填料；预反应器内填磺酸树脂催化剂；FCC汽油原料预反应器连接，预反应器连接催化蒸馏塔的反应段中部，C₃～C₅烯烃连接在催化蒸馏塔的反应段下部；蒸汽出口通过全凝器连接，低硫汽油采出口与低硫汽油采出口连接管道连接，全凝器与低硫汽油采出口连接管道连接；高硫馏分流出口与高硫馏分流出管道连接；再生溶剂入口管道与预反应器再生溶剂入口连接，再生溶剂出口管道与预反应器再生溶剂出口连接；抑制芳烃与烯烃发生烷基化及烯烃聚合反应，提高噻吩类硫化物的烷基化反应选择性，操作条件温和，过程易于控制。