本实用新型公开了一种带有循环系统的柠檬酸三丁酯酯化反应装置，属于增塑剂技术领域。本实用新型包括流化床反应器1、第一冷凝器2、第二冷凝器12、醇水分离器3、萃取罐4、醇储罐5，其中，流化床反应器1通过管道与第一冷凝器2、醇水分离器3、萃取罐4和醇储罐5依次相连，所述流化床反应器1的底部通过管道依次与第二冷凝器12和酯储罐13相连接，所述醇储罐5的出口通过增压泵6与流化床反应器1的顶部相连。本实用新型使用固体酸催化剂，能够实现柠檬酸三丁酯酯化反应的连续化生产工艺，无需使用间歇反应釜进行生产，也消除了传统工艺使用大量强酸的缺点，能够加快反应速度，副反应少，产品质量稳定，产品纯度高。