本发明属于甲烷氧化偶联制乙烯领域，具体涉及一种用于甲烷氧化偶联反应的固定床反应器及甲烷氧化偶联制乙烯的方法。该反应器包括反应器壳体和设置于反应器壳体内的催化剂床层、多个U型取热管束、高压蒸汽过热段；所述高压蒸汽过热段设置于催化剂床层下部；所述催化剂床层分上下两层，上层为绝热层，下层为近似等温层；所述多个U型取热管束设置于近似等温层内，一部分管束用于发生高压饱和蒸汽，另一部分管束用于将高压饱和蒸汽过热。本发明为甲烷氧化偶联制乙烯反应提供一种工业上可实施、反应温升小、取热效果好、乙烯选择性高、系统方便可调的理想反应器及控制方案，推进甲烷氧化偶联制乙烯工业化。