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本发明涉及催化领域,公开了甲烷氧化偶联制烯烃的方法、系统及其应用,该方法包括:(1)将甲烷、氧气和非活性气体进行预混,并用水蒸汽对预混后的混合气体进行加热;(2)将加热后的混合气体与催化剂接触进行催化反应;(3)将催化反应所得的气体产物与吸收剂接触以吸收气体产物中的甲烷和水蒸汽,并将含甲烷、水蒸汽和吸收剂的物料返回步骤(1)进行再生以释放甲烷和水蒸汽。通过减少预混时间与延长甲烷自燃诱导时间的方式来增加甲烷的在反应器内的停留时间能够降低燃爆风险,并增加了甲烷的反应时间,提高了甲烷的转化率。