本发明属于天然植物纤维改性技术领域，具体为一种植物秸秆三氧化硫连续磺化的工艺。该工艺包括步骤1)以经汽爆后的植物秸秆为原料；2)原料预处理；3)添加溶剂混合；4)在连续磺化反应器轴端加入SO3气体后进行反应；5)预热，蒸出溶剂及未反应的SO3，经冷凝回收，循环再用；6)用稀碱液中和，然后用清水洗至中性；7)水洗液用膜浓缩，得到植物纤维素的硫酸酯盐；8)水洗后的固体物干燥后回用或用于造纸。该方法可精确控制反应条件自动控制程度高,较好的实现了反应过程。在收率、选择性或安全性等方面得到提高。本发明采用连续气体反应器反应器，反应时间从传统的数小时缩短到30‑60分钟，显著提高了反应效率。