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本发明涉及催化领域,公开了反应器及其在甲烷氧化偶联制备碳二烃中的应用,该反应器包括反应腔体和填充在所述反应腔体内的催化剂,其中,所述反应腔体的材质为氧化铝,且所述反应腔体的内表面的粗糙度为0.5?1微米;所述催化剂包括载体和负载在所述载体上的活性组分,其中,所述载体为CaO、MgO和BaO中的至少一种;所述活性组分为碱金属的氧化物。该反应器的机械强度高,并且耐高温、耐摔、稳定性好,将该反应器用于甲烷氧化偶联反应,原料转化率高,副反应少,碳二烃的选择性和收率高,易于大规模生产应用。